ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ МАШИНА Российский патент 1994 года по МПК F04C2/00 

Изобретение относится к гидравлическим машинам (насосы, гидродвигатели) и может быть использовано во всех отраслях, связанных с перекачиванием жидких, газожидкостных и газовых сред и с преобразованием энергии жидкости, пара и газа в механическую энергию.

Наиболее близкой по назначению, конструкции и достигаемому результату к изобретению является гидравлическая машина, содержащая цилиндрический корпус с входными и выходными окнами и секторным выступом с профилированным пазом, дисковый ротор, размещенный в корпусе с образованием двух кольцевых полостей, разделительные лопасти, установленные на роторе с возможностью поворота и свободного прохода в пазу выступа, и выходной вал.

Недостатком этой машины, ограничивающим ее широкое применение, является сложность и низкая надежность конструктивного элемента, обеспечивающего поворот разделительных лопастей из положения "поперек кольцевой полости" в положение "вдоль кольцевой полости" и обратно и фиксацию их в положении "поперек кольцевой полости".

Целью изобретения является повышение надежности конструктивного элемента, обеспечивающего поворот разделительных лопастей из положения "вдоль кольцевой полости" в положение "поперек кольцевой полости" и обратно и фиксацию их в положении "поперек кольцевой полости".

Для этого периферийные участки секторных выступов снабжены сопряженными с ними направляющими и расположены в полостях со смещением одного относительно другого на 180^о, разделительные лопасти попарно и жестко закреплены на осях, свободно установленных в отверстиях дискового ротора, и расположены в кольцевых полостях взаимно перпендикулярно.

На фиг. 1 представлен общий вид гидравлической машины, разрез; на фиг. 2-4 - разрезы А-А, Б-Б и В-В на фиг. 1; на фиг. 5 и 6 - два варианта выполнения гидравлической машины - один с ротором в форме плоского кольца, другой с ротором в форме диска; на фиг. 7 и 8 - варианты выполнения ротора; на фиг. 9-16 - восемь положений вращающегося по часовой стрелке ротора через каждые 45^о.

Гидравлическая машина состоит из корпуса 1, ротора, состоящего из диска 2 (плоского кольца), разделительных лопастей 3, попарно и взаимно перпендикулярно закрепленных на подвижной оси 4, и вала 5. Ротор делит внутреннюю часть корпуса на две кольцевые полости: верхнюю и нижнюю (в.к.п. и н.к.п.). Каждая кольцевая полость состоит из секторного выступа с профилированным пазом, образованного сегментами 6, 7 и 8, 9, рабочего участка, являющегося частью кольцевой полости, прилегающей к секторному выступу другой кольцевой полости, полости входа с окнами 10, 11 и полости выхода с окнами 12, 13, причем полость входа занимает часть объема кольцевой полости между секторным выступом и началом рабочего участка, а полость выхода - участок между концом рабочего участка и секторным выступом. Направляющие 14 и 15, примыкающие к сегментам 7 и 9 со стороны полостей выхода, служат для поворота разделительных лопастей из положения "поперек кольцевой полости" в положение "вдоль кольцевой полости".

Ролики 16 и 17 служат опорой для ротора в форме плоского кольца; подшипники 18 и 19 могут быть применены в качестве подвижной опоры для ротора в форме диска.

Передача вращающего момента от ротора валу 5 и обратно осуществляется у гидравлической машины с ротором в форме плоского кольца (фиг. 5); через зубчатый обод ротора и шестерню 20 у гидромашины с ротором в форме диска (фиг. 6) передается напрямую без промежуточных деталей.

Разделительные лопасти 3 ротора снабжены роликами 21, опираясь на которые, они прокатываются по направляющим 14 и 15 и стенкам профилированного паза.

Работа гидравлической машины демонстрируется на примере работы насоса, для чего на фиг. 9-16 показаны восемь последовательных положений одной пары разделительных лопастей, обозначенной значком ⊕, за один оборот ротора.

В положении фиг. 9 верхняя лопасть указанной пары совершает рабочий ход в рабочем участке в к.п., при этом она фиксируется в положении "поперек кольцевой полости" нижней полостью, опирающейся на стенки профилированного паза н.к.п. Совершая рабочий ход, лопасть подобно поршню вытесняет перекачиваемую среду в полость выхода и одновременно всасывает ее в полость входа.

В положении фиг. 10 верхняя лопасть, заканчивая рабочий ход, выходит из рабочего участка в.к.п., а нижняя - из паза н.к.п.

В положении фиг. 11 верхняя лопасть, опираясь на направляющую в полости выхода в. к.п., поворачивается, готовясь для входа в паз выступа, при этом нижняя лопасть готовится совершить рабочий ход в н.к.п.

В положении фиг. 12 верхняя лопасть входит в паз выступа в.к.п., фиксируя нижнюю лопасть в рабочем положении.

В положении фиг. 13 нижняя лопасть совершает рабочий ход в н.к.п., при этом верхняя лопасть, находясь в пазу, удерживает нижнюю лопасть в рабочем положении.

В положении фиг. 14 нижняя лопасть совершает рабочий ход в н.к.п.

В положении фиг. 15 верхняя лопасть свободна от зацепления с пазом н.к. п., а нижняя, опираясь на направляющую в полости выхода н.к.п., поворачивает ее для совершения рабочего хода в в.к.п.

В положении фиг. 16 верхняя лопасть изображена в начале рабочего хода в в.к.п.

Работа гидравлического двигателя аналогична работе насоса. При создании расхода рабочего тела через гидродвигатель на разделительных лопастях, находящихся в рабочих участках, образуется перепад давления, под действием которого они перемещаются в сторону полостей выхода, преобразуя энергию рабочего тела в механическую энергию вращения вала ротора.

Использование: для перекачивания жидких, газожидкостных и газовых сред с преобразованием энергии жидкости, пара и газа в механическую энергию. Сущность изобретения: дисковый ротор размещен в корпусе с образованием двух кольцевых полостей. Разделительные лопасти установлены на роторе с возможностью поворота и свободного прохода в профилированном пазу секторного выступа. Периферийные участки секторных выступов снабжены сопряженными с ними направляющими и расположены в полостях со смещением одного относительно другого на 180°. Лопасти попарно и жестко закреплены на осях, свободно установленных в отверстиях ротора, и расположены в кольцевых полостях взаимно перпендикулярно. 16 ил.

ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ МАШИНА, содержащая цилиндрический корпус с входным и выходным окнами и секторным выступом с профилированным пазом, дисковый ротор, размещенный в корпусе с образованием двух кольцевых полостей, разделительные лопасти, установленные на роторе с возможностью поворота и свободного прохода в пазу выступа, и выходной вал, отличающаяся тем, что периферийные участки секторных выступов снабжены сопряженными с ними направляющими и расположены в полостях со смещением относительно друг друга на 180^o, а разделительные лопасти попарно и жестко закреплены на осях, свободно установленных в отверстиях дискового ротора, и расположены в кольцевых полостях взаимно перпендикулярно.