РОТОРНАЯ МАШИНА ДЛЯ ВЫТЕСНЕНИЯ ЖИДКОЙ ИЛИ ГАЗОВОЙ СРЕДЫ Российский патент 1994 года по МПК F04C7/00 F04C18/00 F04C19/00 

Изобретение относится к компрессорному и вакуумному машиностроению и может быть использовано в конструкциях пневматических и гидравлических роторных машин консольного исполнения.

Известна роторная машина, содержащая закрепленный на свободном конце установленного в подшипниковых опорах приводного вала ротор, охватывающий его корпус, торцовые крышки со всасывающими и нагнетательными окнами.

Известное устройство обладает следующими недостатками: повышенная удельная мощность из-за потерь производительности, вызванных перетеканиями сжимаемой среды; невысокий коэффициент подачи, обусловленный необходимостью увеличения торцовых зазоров на величину осевого перемещения торцовых поверхностей ротора на его наружном радиусе при изгибе вала; необходимость повышения жесткости приводного вала, что ведет к увеличению размеров устройства и усложнению его отдельных элементов.

Известна также роторная машина, содержащая корпус ротором внутри и торцовыми крышками, в которой на ступице ротора выполнены кольцевые цилиндрические буртики, входящие в соответствующие выемки торцовых крышек с образованием сопряженными поверхностями заданных зазоров.

Недостатками известного устройства являются повышенные сложность и стоимость изготовления, а также пониженная надежность.

Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому объекту является устройство, содержащее охватывающий ротор корпус, установленный эксцентрично оси корпуса приводной вал с закрепленным его свободном конце ротором, снабженным с одной стороны жестким непроницаемым покрывным диском, крышку со всасывающей и нагнетательной полостями, газораспределительный диск со всасывающим и нагнетательным окнами, установленный между крышкой и газораспределительным диском чашеобразный уплотнительный элемент.

Известное устройство имеет следующие недостатки: повышенная сложность и стоимость изготовления; повышенная нагрузка на ротор в силу наличия разности давлений по обе стороны покрывного диска; менее благоприятное условие действия поперечной нагрузки на вал по причине удаления плоскости действия нагрузки от ближайшей подшипниковой опоры.

Цель изобретения - повышение коэффициента подачи и надежности роторной машины.

Поставленная цель достигается тем, что участки поверхностей торцовых крышек, противолежащие торцовым поверхностям ротора и образующие с ними рабочие зазоры, располагаются в плоскости, перпендикулярной оси приводного вала, под углом <0,025-0,2^о, лежащим в плоскости изгиба приводного вала. Тем самым рабочие зазоры роторной машины уменьшаются на величину осевого перемещения торцовых поверхностей ротора на его наружном радиусе, вызванного изгибом приводного вала, снижаются перетекания сжимаемой среды из области нагнетания в область всасывания и повышается коэффициент подачи роторной машины.

На фиг. 1 показана предлагаемая машина, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2.

Машина содержит установленный в подшипниковых опорах 1 приводной вал 2, закрепленный на его свободном конце ротор 3, охватывающий ротор корпус 4, торцовые крышки 5 и 6 со всасывающим 7 и нагнетательным 8 окнами. На фиг. 2 показано угловое положение секущей плоскости, совпадающей с плоскостью изгиба вала 2. На фиг. 3 обозначены углы между участками поверхностей крышек 5 и 6 и плоскостями, перпендикулярными оси вала 2.

Во время работы роторной машины приводной вал 2 воспринимает нагрузку от веса ротора 3 и изменяющегося по углу поворота давления. Направление и величина изгиба приводного вала зависит от режима работы роторной машины жесткости системы "ротор-вал-подшипниковые опоры" и конструктивного исполнения ротора. Поэтому направление и величина наклона участков поверхностей торцовых крышек назначаются для вполне определенного сочетания перечисленных свойств роторной машины.

В таблице приведены значения поперечных нагрузок Р, кгс, действующих на приводной вал, в зависимости от режима работы роторной машины, а именно давления всасывания р, кПа (при равном атмосферному давлении нагнетания), длине ступицы ротора 0,1 м и диаметрах ступицы D_cт, равных 0,08 и 0,10 м. Приведены также угловые направления α действия поперечных нагрузок и положения плоскости изгиба приводного вала.

Как видно из таблицы, направление, величина и, следовательно, осевое перемещение торцовых поверхностей ротора при изгибе приводного вала меняются в широкой области значений. Величина прогиба зависит также от жесткости системы "ротор-приводной вал-подшипниковые опоры". Так, например, ротор длиной 0,06 м и с диаметром ступицы 0,09 м, установленный на валу электродвигателя мощностью 4 кВт, оставляет следы контакта с торцовой крышкой при величине зазора между ними 0,15 мм при давлении всасывания 30-35 кПа, а ротор, установленный на валу электродвигателя мощностью 2,2 кВт, - при давлении всасывания 50-55 кПа.

Кроме возможности уменьшить рабочие торцовые зазоры, изобретение позволяет повысить надежность и долговечность торцового уплотнения, часто используемого в роторных машинах консольного исполнения. Вся рабочая полость роторной машины может быть развернута в требуемом направлении и на нужную величину путем подшлифовки привалочной плоскости торцовой крышки 6. При этом ось центрирующего уплотнительное кольцо отверстия в торцовой крышке сказывается параллельной оси вращения ротора. Кольцо защищено от перекоса, износ более равномерен, повышается долговечность и надежность уплотнительного устройства.

Таким образом, изобретение позволяет повысить производительность, надежность роторной машины, а также уменьшить размеры всей машины.

Сущность изобретения: на свободном конце приводного вала, установленного в подшипниковых опорах, закреплен ротор, размещенный в корпусе. Торцовые крышки с всасывающими испытательными окнами образуют с соответствующими торцовыми поверхностями ротора зазоры. Прямая, проведенная из оси приводного вала перпендикулярно этой оси через точку внутренней поверхности корпуса, соответствующая наименьшему расстоянию от данной точки до оси вала, является линией эксцентриситета. Участки торцовых поверхностей крышек, образующие зазоры, составляют с плоскостью, перпендикулярной оси приводного вала, угол 0,025 - 0,2°, откладываемой в направлении от свободного конца вала в сторону подшипниковых опор и лежащий в плоскости, ограниченной осью вала и составляющей с плоскостью, содержащей линию эксцентриситета и ограниченной осью вала угол 95 - 160°, отложенный в сторону окна всасывания. 2 з.п.ф-лы, 3 ил., 1 табл.

1. РОТОРНАЯ МАШИНА ДЛЯ ВЫТЕСНЕНИЯ ЖИДКОЙ ИЛИ ГАЗОВОЙ СРЕДЫ, содержащая установленный в подшипниковых опорах приводной вал с закрепленным на его свободном конце ротором, размещенным в корпусе, торцевые крышки со всасывающими и нагнетательными окнами, образующие с соответствующими торцевыми поверхностями ротора зазоры, при этом прямая, проведенная из оси приводного вала перпендикулярно к указанной оси через точку внутренней поверхности корпуса, соответствующую наименьшему расстоянию от указанной точки до оси приводного вала, является линией эксцентриситета, отличающаяся тем, что участки поверхностей торцевых крышек, образующие с соответствующими торцевыми поверхностями ротора зазоры, составляют с плоскостью, перпендикулярной к оси приводного вала, угол 0,025 - 0,2^o, откладываемый в направлении от свободного конца приводного вала в сторону его подшипниковых опор и лежащий в плоскости, ограниченной осью приводного вала и составляющей с плоскостью, содержащей линию эксцентриситета и ограниченной осью приводного вала, угол 95 - 160^o, отложенный в сторону окна всасывания. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что всасывающее и нагнетательное окна выполнены в корпусе. 3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что участок поверхности одной из торцевых крышек, противолежащей торцевой поверхности ротора, перпендикулярен к оси приводного вала.