РОТОРНАЯ МАШИНА Российский патент 2000 года по МПК F04C2/00 F01C19/00 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к объемно-роторным машинам, и может быть использовано в компрессорах, насосах и двигателях внутреннего сгорания.

Известна роторная машина, содержащая корпус, торцевые крышки и валы, соосно установленные на подшипниках в крышках, лопастные роторы размещены на валах с образованием рабочих камер. Уплотнительные пластины вставлены в пазы лопастей и поджаты упругими элементами. Комплект разрезных профилированных пластин в собранном состоянии образует в пазу внутреннее пространство, в котором расположен упругий элемент.

Недостатком такой роторной машины является низкая эффективность работы из-за наличия утечек рабочего тела в зазоры, образующиеся в угловых сопряжениях корпуса и торцевых крышек, при движении профилированных пластин упругим элементом [1].

Известно уплотнение роторной машины, состоящей из одного пружинного и одного разрезного уплотнительного элемента, помещенное в паз лопасти, предварительно сжатое до определенного состояния.

Недостатком приведенного аналога является снижение надежности уплотнения. Снижение надежности объясняется тем, что для установки уплотнения в предварительно сжатом состоянии, необходим значительный размер паза по всему сечению лопасти, поэтому увеличиваются утечки рабочего тела из одной камеры в другую [2].

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является выбранная в качестве прототипа роторная машина, содержащая полый цилиндрический корпус с торцевыми крышками, внутри соосно установлены на подшипниках в крышках две лопасти, на поверхностях которых размещены подпружиненные осевые и радиальные уплотнительные элементы, выполненные в виде пластин.

Недостатком такой роторной машины является снижение эффективности уплотнительных элементов, вызвано это тем, что износ подшипников приводит к нарушению соосности и размыканию замкнутого контура уплотнительных элементов торцевых и цилиндрических поверхностей [3].

Задачей изобретения является повышение КПД и надежности роторной машины путем снижения утечки рабочей среды, что достигается изменением уплотнения торцевых и цилиндрических поверхностей.

Технический результат достигается тем, что роторная машина содержит полый цилиндрический корпус с торцевыми крышками, в котором соосно установлены на подшипниках в крышках две лопасти, на поверхности лопастей размещены подпружиненные осевые и радиальные уплотнительные элементы, выполненные в виде пластин, согласно изобретению, в пазах, выполненных в лопастях, установлены радиальные пластины и шесть сегментных пластин, входящих в пазы цилиндрических штифтов, расположенных по окружности торцевой поверхности лопасти, при этом одна пара штифтов расположена на оси симметрии лопасти в диаметрально противоположном направлении, две другие пары с радиальными пластинами расположены на двух линиях, проходящих через центр вращения с углом раскрытия 20 ± 3^o и осью симметрии между ними, перпендикулярной предыдущему направлению, причем радиальные пластины контактируют с сегментными уплотнениями, установленными в нижней части консолей лопастей и контактирующими с цилиндрической поверхностью сосной лопасти и торцевой крышки, а радиальные и осевые пластины консольной части лопастей стыкуются в Г-образных прорезях, расположенных в середине сегментных уплотнений.

Анализ прототипа показывает, что заявляемое техническое решение отличается тем, что лопасти уплотнены радиальными и разрезными сегментными пластинами, цилиндрическими штифтами, располагающимися по кругу торцевой поверхности лопасти, причем сегментные уплотнения контактируют с радиальными пластинами, установленными в нижней консольной части лопасти.

На фиг. 1 представлен общий вид (продольное сечение А-А), на фиг. 2 изображено поперечное сечение устройства Б-Б, на фиг. 3 схематически изображено предлагаемое уплотнение роторной машины.

Роторная машина содержит полый цилиндрический корпус 1, в котором соосно установлены две лопасти 2, на подшипниках 3 в торцевых крышках 4. В пазах, выполненных в лопастях, установлены радиальные пластины 5 и шесть сегментных пластин 6, входящих в пазы цилиндрических штифтов 7, расположенных по окружности торцевой поверхности лопасти, при этом одна пара штифтов расположена на оси симметрии лопасти в диаметрально противоположном направлении, две другие пары с радиальными пластинами 8, расположены на двух линиях, проходящих через центр вращения с углом раскрытия, равным 20 ± 3^o, и осью симметрии между ними, перпендикулярной предыдущему направлению, причем радиальные пластины 9 контактируют с сегментными уплотнениями 10, установленными в нижней части консолей лопастей, контактирующими с цилиндрической поверхностью соосной лопасти и торцевой крышки 4, а радиальные и осевые пластины 9, 11 консольной части лопастей стыкуются в Г-образных прорезях 12, расположенных в середине сегментных уплотнений 10.

Радиальные пластины 5, 9, шесть сегментных пластин 6 и сегментные уплотнения 10 с Г-образными прорезями прижимаются к поверхности торцевых крышек 4 за счет пластинчатых пружин 13. Цилиндрические штифты 7 с радиальными пластинами 8 подпружинены кольцевой пружиной 14. Сегментные уплотнения 10 и осевые пластины 11 прижимаются к цилиндрической поверхности соосной лопасти пластинчатыми пружинами 15. Лопасти 2 сжимаются между собой пластинчатыми и кольцевыми пружинами 13, 14 за счет прижатия радиальных пластин 5, 9 и сегментных пластин 6, цилиндрических штифтов 7 и сегментных уплотнений 10 к торцевым поверхностям крышек 4.

Внутренняя цилиндрическая поверхность корпуса 1, торцевые поверхности крышек 4 с лопастями 2 образуют рабочие камеры 16 (фиг. 2) переменного объема. При работе машины в режиме двигателя внутреннего сгорания в ней может быть предусмотрена свеча зажигания 17.

Роторная машина работает следующим образом.

В рабочих камерах 16 протекают термические циклы, в результате которых лопастям 2 сообщается неравномерное вращение. Уплотнительные элементы, установленные в пазах лопастей роторной машины, обеспечивают герметизацию рабочих камер во всем диапазоне давлений и температур рабочей среды.

Таким образом, предложенная конструкция уплотнительных элементов позволяет обеспечить надежную герметизацию рабочих камер независимо от износа трущихся деталей, что снижает утечки рабочего вещества и тем самым повышает КПД роторной машины.

Источники информации
1. Патент 2018696, F 01 C 19/00, Бюл. 16 от 30.08.94.

2. Патент 2012824, F 01 C 19/00, Бюл. 9 от 15.05.94.

3. А.С. 1788305, F 01 C 19/08, Бюл. 2 от 15.01.93.0

Роторная машина может быть использована в компрессорах, насосах и двигателях внутреннего сгорания. Роторная машина содержит полый цилиндрический корпус с торцевыми крышками, внутри соосно установлены две лопасти, на поверхности которых размещены подпружиненные осевые и радиальные уплотнительные элементы. Торцевые поверхности лопастей уплотнены радиальными и шестью сегментными пластинами, концы которых соединены цилиндрическими штифтами с прорезями и установлены в пазы по кругу, а цилиндрические поверхности нижней части консолей лопастей уплотнены радиальными и осевыми пластинами, входящими в Г-образные прорези сегментных уплотнений, контактирующих с цилиндрической поверхностью соосной лопасти и торцевой крышки. Повышается КПД и надежность машины. 3 ил.

Роторная машина, содержащая полый цилиндрический корпус с торцевыми крышками, в котором соосно установлены на подшипниках в крышках две лопасти, на поверхности лопастей размещены подпружиненные осевые и радиальные уплотнительные элементы, выполненные в виде пластин, отличающаяся тем, что в пазах, выполненных в лопастях, установлены радиальные пластины и шесть сегментных пластин, входящих в пазы цилиндрических штифтов, расположенных по окружности торцевой поверхности лопасти, при этом одна пара штифтов расположена на оси симметрии лопасти в диаметрально противоположном направлении, две другие пары с радиальными пластинами расположены на двух линиях, проходящих через центр вращения с углом раскрытия, равным 20^o±3^o, и осью симметрии между ними, перпендикулярной предыдущему направлению, причем радиальные пластины контактируют с сегментными уплотнениями, установленными в нижней части консолей лопастей и контактирующими с цилиндрической поверхностью соосной лопасти и торцевой крышки, а радиальные и осевые пластины консольной части лопастей стыкуются в Г-образных прорезях, расположенных в середине сегментных уплотнений.