ДВУХСЕКЦИОННАЯ РОЛИКОЛОПАСТНАЯ ГИДРОМАШИНА Российский патент 1996 года по МПК F04C2/08 F04C2/16 

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

Известна роликолопастная гидромашина, содержащая статор с расположенными в нем ротором и роликовыми замыкателями с разгрузочными карманами или с отверстиями для сообщения полостей, образованных в роликовых замыкателях лысками.

Недостатки известной гидромашины относительно низкий КПД из-за высокого уровня объемных потерь и сложности изготовления.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является гидравлическая объемная передача с вращающимися лопастями замыкателями.

Техническая задача изобретения увеличение КПД и упрощение изготовления гидромашины.

Технический результат достигается тем, что лопастной ротор выполнен разъемным с возможностью перемещения его элементов в осевом и радиальном направлениях. Причем плоскость разъема ротора перпендикулярна оси его посадки, а на внутренней поверхности одной из половин ротора имеется канавка под кольцо, которое препятствует перетеканию жидкости по месту посадки. В полулопастях ротора с возможностью радиального перемещения на величину зазора в штифтовом соединении укреплены накладки грибовидной формы, причем стержень накладки препятствует перетеканию рабочей среды из одной полости в другую, а самоустанавливающиеся элементы ротора обеспечивают оптимальные радиальные зазоры. В замыкателях выполнены попарно сквозные отверстия от выемок к разгрузочным канавкам полувтулок подшипников скольжения, передвижных в осевом направлении, для выполнения функции торцовых уплотнений.

На фиг. 1 представлена предложенная гидромашина, продольный разрез; на фиг. 2 и 3 показаны сечения А-А и Б-Б на фиг. 1 соответственно; на фиг. 4 изображен двухлопастной ротор, вид с торца; на фиг. 5 показано сечение В-В на фиг. 4; на фиг. 6 сечение Г-Г на фиг. 4; на фиг. 7 показана осевая фиксация замыкателя полувтулками; на фиг. 8 представлено сечение Д-Д на фиг. 7; на фиг. 9 показан прижим замыкателя к ротору; на фиг. 10 изображена развертка рабочих полостей. В корпусе 1 установлены вкладыши 2, крепление которых осуществляется посредством крышек 3 с уплотнительным кольцом 4. На торцах вкладышей 2 диаметрально расположены каналы 5, согласующиеся с каналами 6 в крышках 3 (фиг. 2 и 3) и образующие всасывающие 22 и нагнетающие 20 каналы (фиг. 10). Во вкладышах 2 выполнены рабочие полости, с которыми взаимодействует двухлопастной ротор 7 (фиг. 5), состоящий из двух половин, выполненных с возможностью радиального и осевого перемещения, причем плоскость разъема половин ротора перпендикулярна плоскости посадки. Верхние части лопастей ротора выполнены в виде накладок 8 грибовидной формы, укрепленных в отверстиях полулопастей посредством пружинных штифтов 9. Под накладками 8 размещены уплотнительные пластины 10, прижимаемые давлением жидкости. Между вкладышами 2 и крышками 3 для регулировки радиального зазора установлены мерные прокладки 24. В этом случае вкладыши 2 выполняются разъемными. На внутренней поверхности одной из половин ротора 7 выполнена канавка под кольцо 11, прижимаемое давлением жидкости к другой половине ротора при устранении возможности отвода утечек в полость шлицев. Ротор 7 взаимодействует с замыкателями 12, выполненными в виде вала с утолщениями, имеющими двойные гнезда и цапфы для подшипников 13, 14 скольжения. Причем каждый из подшипников состоит из двух полувтулок (фиг. 8 и 9), одна из которых имеет навивку 15 для гидравлической разгрузки и прижима к ротору замыкателей 12 (фиг. 7 и 9). Двойные гнезда замыкателей имеют попарные отверстия 16, выходящие на опорные поверхности противоположной стороны. Разгрузочные канавки выполнены на полувтулках, установленных со сдвигом стыка полувтулок от радиальной плоскости на угол α 45-60^о. На замыкателях 12 установлены шестерни 17, взаимодействующие с шестернями 18, обеспечивающими синхронное вращение замыкателей 12 с ротором 7, посаженных на вал 19. На торцовых поверхностях лопастей ротора выполнены разгрузочные канавки 21 (фиг. 4 и 6).

В режиме насоса гидромашина работает следующим образом.

При обеспечении валу 19 крутящего момента от внешнего привода вместе с валом вращаются ротор 7 и замыкатели 12. При взаимодействии накладок 8 с поверхностью рабочих полостей вкладышей 2 замыкатель 12 прижат к цилиндрической части ротора 7, за лопастью ротора создается разрежение и рабочая среда по каналам 5 и 6 поступает из всасывающей магистрали. При повороте вала на 90^о на соответствующий угол поворачиваются ротор 7 и замыкатели 12, причем вследствие синхронизации их вращения лопасти ротора проходят через одно из двух гнезд каждого замыкателя 12 (фиг. 2). При дальнейшем вращении ротора 7 передняя часть лопасти нагнетает находящуюся в рабочей полости машины жидкость из первой секции гидромашины во вторую по каналу 23, а из нее в нагнетающий канал через отверстие 6 в крышке 3. Со следующим поворотом вала 19 на 180^о цикл повторяется. При этом обеспечение оптимальных зазоров между элементами гидромашины осуществляется за счет самоуплотнения.

При работе насоса за счет центробежных сил и при подводе рабочей среды под накладки 8, происходит радиальное перемещение во вкладышах 2 и уплотнение ротора 7 в рабочей полости, причем перемещение накладок 8 происходит на величину деформации штифтов 9, обеспечивая этим самым за счет сокращения утечек жидкости повышение КПД. Подача рабочей среды под накладку 8 из полости высокого давления способствует перемещению половин ротора 7 и в осевом направлении на величину t, обеспечиваемую зазорами между половинами ротора 7 и рабочими полостями вкладыша 2 при их изготовлении или стиранием в процессе работы. Осевое перемещение половин ротора обеспечивает постоянный оптимальный зазор этих элементов и повышение КПД. При осевом смещении половин ротора 7 возникающий зазор перекрывается основанием накладки 8 (фиг. 6), что препятствует перетеканию жидкости из одной полости в другую. Перетеканию жидкости через шлицевую посадку ротора 7 препятствует кольцо 11, уложенное в канавке одной половины ротора.

Гидравлическая разгрузка замыкателей, их прижим к ротору происходят следующим образом.

Из зоны высокого давления по каналам 16 в замыкателях 12 рабочая среда подается на опорную поверхность подшипников 13, 14 скольжения. Причем каналы 5 выходят из канавки полувтулок подшипников скольжения. Радиальная составляющая давления рабочей среды прижимает замыкатели к ротору 7 (фиг. 9), обеспечивая тем самым повышение КПД.

Работает гидромашина в режиме гидромотора следующим образом.

По всасывающему каналу 6 подается рабочая среда высокого давления. Без совершения поворота ротора 7 и замыкателей 12 невозможно ее перетекание в нагнетательную полость. С вращением ротора 7 обеспечивается постоянное вращение вала 19, т.е. обеспечивается на нем крутящий момент.

Использование: в насосах или гидромоторах. Сущность изобретения: гидромашина содержит статор с входами, выходами и перепускными каналами, ротор и замыкатели, снабженные уплотнительными элементами, размещенными с возможностью осевого и радиального перемещения и поджима давлением жидкостью. Между половинами ротора размещены пластины, а накладка закреплена посредством пружинного штифта с возможностью радиального перемещения. В замыкателях выполнены попарно расположенные сквозные отверстия, сообщенные с разгрузочными канавками втулок. 3 з. п. ф-лы, 10 ил.

1. ДВУХСЕКЦИОННАЯ РОЛИКОЛОПАСТНАЯ ГИДРОМАШИНА, содержащая статор с входными, выходными и перепускными каналами рабочей жидкости, установленные в нем с возможностью синхронного вращения роторы и замыкатели, отличающаяся тем, что она снабжена уплотнительными элементами, расположенными в роторах и замыкателях с возможностью перемещения в осевом или радиальном направлениях и поджимом давлением жидкости. 2. Гидромашина по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена уплотнительным кольцом, каждый ротор выполнен из двух однопрофильных половин, на одной из которых выполнена канавка, в которой размещено с возможностью поджима давлением жидкости уплотнительное кольцо. 3. Гидромашина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она снабжена накладкой и пластинами, размещенными между половинами ротора, при этом накладка закреплена посредством пружинного штифта с возможностью радиального перемещения. 4. Гидромашина по п.1, отличающаяся тем, что в замыкателях выполнены попарно расположенные сквозные отверстия, сообщенные с разгрузочными канавками втулок.