РОТОРНАЯ МАШИНА Российский патент 1997 года по МПК F04C2/00 F04C2/34 F04C18/34 

Изобретение относится преимущественно к области насосостроения и может найти широкое применение в областях, где требуются устройства напорного перемещения жидкостей, в том числе содержащих твердые частицы, а также в областях техники, связанных с измерением количества жидкостей.

Известна роторная гидромашина, состоящая из двух эксцентричных роторов - внешнего полого и внутреннего сплошного, установленных на валах в подшипниковых опорах. Между роторами располагается пластина, шарнирно соединенная своими краями с ними и разделяющая рабочие камеры, объем которых при вращении роторов изменяется. Камеры соединены с линиями всасывания и нагнетания при помощи каналов, проходящих через вал и тело внутреннего ротора, а также через пластину. (FR. N 2526857, F 01 C 1/00, 1986).

К недостаткам роторной гидромашины относятся сложность конструкции и невысокая надежность, характеризующиеся, например, наличием каналов, проходящих через шарнирное соединение, а также возможностью попадания твердых частиц, находящихся в жидкости, между обкатывающимися цилиндрическими поверхностями роторов.

Наиболее близким по конструктивному исполнению к предлагаемому изобретению является многопластинчатый ротационный компрессор, содержащий корпус с цилиндрической камерой, размещенный в камере с эксцентриситетом ротор, наклоненные дугообразные пластины, шарнирно сочлененные в трех местах: с ротором, по собственному профилю, со статором посредством боковых колей и осей (FR, N 2519382, F 04 C 18/00, 1983).

Недостатками компрессора являются сложность конструкции, трудоемкость в изготовлении, недостаточная надежность работы со средами, содержащими твердые частицы, вследствие наличия многочисленных шарниров и роликов, подверженных износу и образованию зазоров выше допустимой нормы.

Технической задачей является упрощение конструкции машины и расширение области ее применения путем использования с различными жидкостями, в том числе содержащими твердые частицы. Решение данной задачи позволит применять роторные машины в нефтедобыче непосредственно в качестве скважинных насосов, откачивающих водонефтяную жидкость, содержащую песок.

Технический результат достигается тем, что в роторной машине, включающей статор, ротор, взаимодействующие с ротором лопасти, между статором и ротором установлена с возможностью вращения кольцевая вставка с упорами на внутренней поверхности, периодически контактирующими с лопастями, а лопасти имеют жесткую конструкцию.

На чертежах показаны примеры конкретного выполнения роторной машины, имеющей различные конструкционные исполнения отдельных элементов и связей между ними.

На фиг. 1, 3, 4 изображены общие виды роторной машины; на фиг. 2 разрез по А-А общего вида, изображенного на фиг. 1.

Роторная машина состоит из статора 1, в котором расположен с эксцентриситетом ротор 2. С ротором взаимодействуют лопасти 3, имеющие жесткую конструкцию. В цилиндрической расточке 4 статора установлена кольцевая вставка 5. На внутренней поверхности вставки выполнены упоры 6, периодически контактирующие с лопастями 7. Ротор прочно соединен с валом 8, который опирается на подшипники 9. Статор с ротором закрыты крышкой 10. В статоре выполнены всасывающие 11 и нагнетательные 12 окна, сообщающиеся со всасывающими 13 и нагнетательными 14 каналами для прохождения рабочей среды. У роторной машины, изображенной на фиг. 1, взаимодействие ротора с лопастями осуществляется посредством цилиндрических шарниров 15. У роторных машин (фиг. 3 и 4) связь ротора с лопастями происходит с помощью упоров 16, выполненных в виде выступов на поверхности ротора. Отличительной особенностью роторной машины (фиг. 4) является то, что лопасти 3 выполнены в виде цилиндрических роликов.

В качестве насоса роторная машина работает следующим образом.

При вращении вала 8 с ротором 2 в направлении стрелки лопасти 3 совершают сложные движения: вращательное вместе с ротором и поступательное относительно ротора. При этом лопасти 3 передают вращающий момент от ротора 2 через упоры 6 кольцевой вставке 5, которая вращается с такой же частотой, что и ротор в цилиндрической расточке 4 статора, выполняющего функцию подшипника скольжения. Передача вращающего момента от ротора 2 кольцевой вставке 5 осуществляется в любой момент времени поочередно каждой лопастью при прохождении ею области нагнетательного канала 14. Вследствие изменяющихся объемов между соседними лопастями 3 жидкость засасывается через окно 11, канал 13 и нагнетается через канал 14, окно 12. Расстояние между близлежащими концами каналов 13 и 14 выбрано таким образом, что полости всасывания и нагнетания разделены вращающимися лопастями, контактирующими одновременно с ротором и кольцевой вставкой.

Твердые частицы, находящиеся в жидкости, не оказывают заметного влияния отрицательного на работоспособность и надежность насоса, т.к. пары трения между ротором, лопастями и кольцевой вставкой сохраняют свою первоначальную герметизирующую способность при износе их трущихся поверхностей.

Роторная машина может работать в качестве гидродвигателя или первичного датчика расходомера. В этом случае рабочая жидкость поступает через всасывающий канал 13 и сводится через нагнетательный канал 14, приводя во вращение ротор 2.

Использование: в области насосостроения жидкостей, в том числе содержащих твердые частицы. Сущность изобретения: в роторной машине, у которой в расточке статора установлена с возможностью вращения кольцевая вставка, имеющая на внутренней поверхности упоры, последние периодически контактируют с лопастями, а лопасти имеют жесткую конструкцию. В одном из вариантов лопасти выполнены в виде цилиндрических роликов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Роторная машина, содержащая статор, размещенный в нем ротор и лопасти, взаимодействующие с ротором, отличающаяся тем, что машина снабжена кольцевой вставкой с упорами на ее внутренней поверхности, установленной в зазоре между статором и ротором с принудительным вращением при строго периодическом контакте упоров с лопастями, при этом последние имеют жесткую конструкцию. 2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что на поверхности ротора выполнены упоры для лопастей, последние размещены между упорами ротора и кольцевой вставки свободно и выполнены в виде цилиндрических роликов, оси которых параллельны оси ротора.