РОТОРНАЯ РОЛИКОЛОПАСТНАЯ ГИДРОМАШИНА Российский патент 1995 года по МПК F01C1/14 F04C2/00 

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства в качестве гидромотора или насоса.

Известна роторная гидромашина объемного типа, содержащая полый торообразный корпус с шибером-разделителем, ротор с выступом, средства подачи и отвода рабочего тела и каналом, связывающем полость между уплотнительными элементами со средствами подачи и отвода рабочего тела.

Недостатком известной гидромашины является ее низкая надежность.

Известна роторно-поршневая машина, содержащая корпус и расположенные в нем один в другом два ротора с возможностью контакта их частей с образованием рабочих камер.

Недостаток этого устройства - сложность изготовления, так как роторы выполнены в виде кривых второго порядка (гидроциклоид).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является объемная гидромашина, содержащая корпус с лопастным ротором, связанным с замыкателем, синхронизирующей передачей.

Недостаток известного технического решения - сложность изготовления и низкая надежность.

Цель изобретения - упрощение изготовления устройства и повышение его надежности.

Поставленная цель достигается тем, что рабочие полости роторной роликолопастной гидромашины (насоса), в которых действуют лопасти ротора, выполнены в цилиндрическом вкладыше, установленном в сквозном поперечном отверстии статора, причем продольные оси статора и вкладыша взаимно перпендикулярны и пересекаются. Диаметр рабочей полости больше диаметра вкладыша и линии пересечения поверхностей этих цилиндров образуют на боковых поверхностях вкладыша рабочие окна, через которые ротор взаимодействует с замыкателями, причем последние разделяют полость насоса на всасывающие и нагнетающие камеры, имеющие сообщения с соответствующими каналами корпуса.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что в заявляемой роторной роликолопастной гидромашине рабочие полости, в которых взаимодействуют лопасти, выполнены в отдельной детали, вкладыше, установленном в сквозное поперечное отверстие в статоре. Для упрощения изготовления гидромашины вкладыш и отверстие выполнены цилиндрическими. Взаимодействие лопастей ротора с замыкателями осуществляется через рабочие окна во вкладыше, образованные вследствие того, что диаметр рабочей полости больше диаметра вкладыша.

На фиг. 1 и 2 представлена предлагаемая гидромашина; на фиг. 3 - вкладыш.

В гнездах корпуса 1 установлены вкладыши 2 и уплотнителями 3. Во вкладышах 2 выполнена рабочая полость 4 в виде цилиндра диаметром Д₁ для взаимодействия с лопастями ротора 5.

В корпусе 1 вкладыш 2 закреплен ввернутыми в корпус пробками 6. Составной частью вкладышей 2 является сегмент 7, внутренняя поверхность которого параллельна торцовой плоскости рабочей полости 4, а наружная поверхность - сегменту цилиндрического вкладыша, причем для точной установки сегмента 7 и его фиксации во вкладыше 2 торцовые поверхности сегмента представляют собой равнобедренные трапеции.

Диаметр Д₂ вкладыша меньше диаметра Д₁ рабочей полости, вследствие чего образованы рабочие окна 8 на боковых поверхностях вкладыша 2. В корпусе 1 установлен вал 9, на который с помощью шлицевого соединения 10 закреплены ротор 5 и шестерня 11, взаимодействующая с шестернями 12. Посредством шестерни 12 вращательное движение ротора 5 синхронно передается замыкателям 13, установленных в цельных продольных гнездах корпуса 1. Замыкатели 13 выполнены в виде трубок с двумя симметричными вырезами 14 в средней части, через которые в процессе работы проходят лопасти ротора 5. Торцы замыкателей 13 выполнены в виде проточек (шеек), на которые посажены втулки 15. Эти торцы замыкателей 13 и втулки 15 ограничены шайбами 16. Замыкатели 13 и шестерни закреплены на стержнях 17, установленных в шарикоподшипниках 18. Осевое положение замыкателей 13 определяют крепежные гайки 19. Для уменьшения внешних утечек в месте соприкосновения вала 9 с крышками 20 и 23 выполнено торцовое уплотнение 21. В крышке 20 выполнены всасывающие каналы 22, а в крышке 23 - нагнетающие каналы 24.

Гидромашина работает следующим образом.

В режиме насоса.

При вращении вала 9 вращается лопастной ротор 5, посаженный на вал 9 посредством шлицевого соединения 10. На валу 9 установлена шестерня 11, связанная с шестернями 12 и передающая синхронное вращение замыкателям 13, установленным на стержнях 17. Замыкатели 13, представляющие собой трубки с вырезами 14, расположены так, что при вращении ротора 5 его лопасти проходят через вырезы 14 замыкателей 13 либо при его другом положении цилиндрические части ротора 5 и замыкателей 13 соприкасаются одна с другой, образуя замкнутую полость. Наружный участок лопастей ротора 5 взаимодействует с цилиндрической поверхностью рабочей полости 4 во вкладыше 2. С торцов ротор 5 ограничен параллельными плоскостями рабочей полости 4 во вкладыше 2 и сегмента 7. Так как цилиндрические участки замыкателей 13 и ротора 5 находятся в соприкосновении, то при вращении ротора 5 в рабочей полости 4 создается разрежение и жидкость по всасывающим каналам 22, выполненным в крышке 20, поступает в соответствующую полость гидромашины, сообщающуюся с всасывающими каналами через окна 8 на боковых поверхностях вкладыша 2. Лопасть ротора 5, пройдя вырез 14 замыкателя 13, создает давление жидкости, затекшей во всасывающую полость, и транспортирует ее через вторую секцию к нагнетающим каналам 24. С каждым поворотом ротора цикл повторяется.

В режиме двигателя.

Рабочая среда (жидкость) под давлением подается по всасывающим каналам 22 и через рабочие окна 8 в рабочие полости 4. Так как цилиндрические поверхности замыкателей 13 и ротора 5 соприкасаются, то рабочая среда не может перетечь в другую часть машины, не совершая поворота лопастей ротора 5 относительно рабочей поверхности вкладыша 2. Аналогичные действия осуществляются и во второй секции. Вместе с ротором 5 осуществляется вращение вала 9. Таким образом обеспечивается передача крутящего момента на выходной вал 9 и обеспечение ему вращательного движения.

Предлагаемое техническое решение по сравнению с известными обладают следующими преимуществами: простотой в изготовлении гидромашины за счет выполнения рабочей полости во вкладыше, а не в статоре; повышенной надежностью работы; созданием практически неограниченной мощности, так при габаритах 400˙400 мм насос может обеспечить давление 320 бар и производительность в 6 м³/мин, обеспечивая при этом мощность 3500 кВт; нет ограничений на рабочую среду. Предложенный насос может работать на эмульсии и заменит 10 применяемых насосов марки Г 305 А.

Использование: в машиностроении и может быть применено в различных отраслях народного хозяйства в качестве гидромотора или насоса. Сущность изобретения: роторная роликолопастная гидромашина содержит статор с цилиндрической расточкой, пазами и сквозным поперечным отверстием, в котором размещен вкладыш, продольная ось которого перпендикулярна продольной оси статора. В пазах статора расположены замыкатели, взаимодействующие с лопастным ротором, установленным в корпусе с возможностью синхронного вращения с замыкателями. Окна подвода и отвода рабочей среды выполнены на боковых поверхностях вкладыша, расположенных в полостях рабочих камер. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. РОТОРНАЯ РОЛИКОЛОПАСТНАЯ ГИДРОМАШИНА, содержащая статор с циклической расточкой и замыкателями, расположенными в его пазах, окна подвода и отвода рабочей среды, сообщенные с соответствующими каналами, лопастной ротор, установленный с образованием в корпусе рабочих камер и с возможностью синхронного вращения и взаимодействия с замыкателями, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности в работе, она снабжена цилиндрическим вкладышем, в статоре выполнено сквозное поперечное отверстие, в котором размещен вкладыш, при этом продольные оси статора и вкладыша взаимноперпендикулярны. 2. Гидромашина по п.1, отличающаяся тем, что диаметр расточки статора больше диаметра вкладыша, а окна подвода и отвода рабочей среды выполнены на боковых поверхностях вкладыша, расположенных в полостях рабочих камер.