ПЛАСТИНЧАТАЯ МАШИНА Российский патент 1994 года по МПК F04C2/344 

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в пластинчатых машинах.

Известна пластинчатая машина, содержащая статор, эксцентрично установленный в его полости ротор с размещенными в радиальных пазах пластинами, опирающимися на толкатели.

В данной машине предусматривается четное число пластин, причем их количество не должно превышать 4. В результате при указанном числе пластин подача рабочей среды не всегда достигает оптимальной величины.

Известна также пластинчатая машина, содержащая эксцентрично установленный в полости статора ротор, в радиальных пазах которого размещены подвижные пластины, опирающиеся на цилиндрический направляющий элемент, эксцентрично размещенный в расточке ротора.

Известная пластинчатая машина не обеспечивает рациональное использование объема рабочей полости - достижение при прочих равных условиях наибольшей подачи рабочей среды.

Целью изобретения является увеличение подачи рабочей среды.

Поставленная цель достигается тем, что число пластин выполнено равным
Z= (ar_с-S+e)≥ 2, где а = 0,6 - коэффициент;
r_c - радиус поверхности полости статора;
е - эксцентриситет;
S - толщина пластин.

Предложенное устройство является новым, поскольку характеризуется взаимосвязью конструктивных параметров, которая не известна из уровня техники.

Анализ известных технических решений, приведенных в справке об исследовании предлагаемого устройства по патентной документации и научно-технической литературе, показал, что приведенная выше взаимосвязь конструктивных параметров явным образом не следует из достигнутого уровня техники, т. е. предложенное решение имеет изобретательский уровень.

Предложенное устройство промышленно применимо, поскольку оно без всяких затрат может быть реализовано в пластинчатых машинах однократного действия.

Таким образом, предложенное устройство удовлетворяет условиям патентоспособности изобретения.

На фиг. 1 изображена пластинчатая машина, поперечный разрез; на фиг. 2 - график зависимости максимальной подачи рабочей среды от числа пластин.

Пластинчатая машина содержит статор 1, в полости которого с эксцентриситетом е установлен ротор 2, в радиальных пазах которого размещены пластины 3, опирающиеся на цилиндрический направляющий элемент 4, эксцентрично размещенный в расточке 5 ротора. Образованная поверхностью полости статора и поверхностью ротора серповидная рабочая полость 6 разделена пластинами на рабочие камеры, объем которых при вращении ротора непрерывно меняется, благодаря чему в них создается разрежение и повышение давления, т. е. осуществляется рабочий процесс - всасывание и вытеснение пластинами рабочей среды.

Максимальная подача рабочей среды пластинчатой машиной (подача без учета утечек через зазоры между рабочими органами машины) определяется из уравнения
Q_max = nB (Kr_c - r_p) [π (r_c + r_p) - ZS] , где n - частота вращения ротора;
В - ширина рабочей полости машины;
r_c - радиус поверхности полости статора;
r_р - радиус ротора;
К - коэффициент, зависимый от числа пластин.

Из данного уравнения следует, что число пластин неоднозначно влияет на подачу пластинчатой машины, так как входящий в него коэффициент К также является функцией от числа пластин, причем функцией трансцендентной. В этой связи с увеличением числа пластин максимальная подача рабочей среды вначале возрастает, а затем начинает уменьшаться. Следовательно, при определенном для данной машины числе пластин максимальная подача рабочей среды достигает экстремальной величины. На фиг. 2 приведен график указанной зависимости.

Из известного аналитического исследования следует, что оптимальное число пластин, при котором при прочих равных условиях подача рабочей среды достигает экстремальной величины, определяется из уравнения
Z = 1/2 · (ar_c - S + e), где а = 0,6 - коэффициент;
r_с - радиус поверхности полости статора;
е - эксцентриситет;
S - толщина пластин.

При пользовании данным уравнением следует иметь в виду, что, исходя из заданных конструктивных параметров r_c; S; e, число пластин может получиться дробным, которое, разумеется, необходимо округлить до целого числа. При этом следует учесть, что число пластин, определяемое из данного уравнения, должно быть не менее двух, ибо пластинчатых машин с числом пластин менее двух не бывает (см. книгу Т. М. Башта Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. М. : Машиностроение, 1974). В этой связи приведенное математическое выражение примет вид
Z= (ar_с-S+e)≥ 2.

Как пользоваться данным математическим выражением, покажем на следующих примерах.

П р и м е р 1. Имеем пластинчатую машину, у которой радиус статора r_c = 28 мм, эксцентриситет е = 2,8 мм, найденная из расчета на прочность толщина пластин S = 4 мм. В этом случае оптимальное число пластин будет равно
Z= (0,6·28-4+2,8)≈5,57.

Следовательно, число пластин следует взять равным 6.

П р и м е р 2. Имеем пластинчатую машину, у которой радиус статора r_c = 14 мм, эксцентриситет е = 1,5 мм, а толщина пластин, выполненных из относительно непрочного материала (например, из металлографита), равна S = 8 мм. В этом случае число пластин будет равно
Z= (0,6·14-8+1,5)≈1,26 .

Разумеется, число пластин в данной машине должно быть взято Z = 2, т. е. должна быть предусмотрена двухпластинчатая машина.

Результаты проведенного расчетного исследования показали, что подача пластинчатой машины за счет выбора оптимального числа пластин увеличивается на ≈16% . (56) Патент Великобритании N 2019941, кл. F 01 C 1/34, опубл. 1979.

Использование: в гидромашиностроении, в частности в пластинчатых машинах. Сущность изобретения: пластинчатая машина содержит эксцентрично установленный в полости статора ротор, в радиальных пазах которого размещены подвижные пластины, опирающиеся на цилиндрический направляющий элемент, эксцентрично размещенный в расточке ротора, причем число пластин выбрано равным Z=1/e(ar_c-S+e)≥ 2, где a = 0,6 - коэффициент; r_c - радиус поверхности полости статора; e - эксцентриситет; S - толщина пластины. 2 ил.

ПЛАСТИНЧАТАЯ МАШИНА, содержащая эксцентрично установленный в полости статора ротор, в радиальных пазах которого размещены подвижные пластины, опирающиеся на цилиндрический направляющий элемент, эксцентрично размещенный в расточке ротора, отличающаяся тем, что, с целью увеличения подачи рабочей среды, число пластин выполнено равным
Z= (ar_с-S+e)≥ 2
где a = 0,6 - коэффициент;
r_с - радиус поверхности полости статора;
e - эксцентриситет;
S - толщина пластин.