РОТОРНАЯ МАШИНА Российский патент 2001 года по МПК F01C1/344 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве двигателя внутреннего сгорания, пневмодвигателя, гидромотора, насоса или компрессора.

Известна роторная машина, состоящая из неподвижного статора и вращающегося внутри него ротора (SU 291482 C, 29.03.1971, F 04 C 18/344). Ротор имеет выполненную в виде плоских дисков центральную часть, торцевые стенки и торцевые крышки. Все эти части ротора соединены болтами и центрирующими втулками. Центральная часть ротора окружена эксцентричным кольцом, опирающимся через ролики на неподвижное кольцо статора. В центральной части и боковых стенках имеются пазы, в которых расположены лопасти, образующие между центральной частью и кольцом замкнутые полости. Внутри ротора размещена втулка, снабженная каналами, которые соединяются с каналами в центральной части ротора. По этим каналам в полости ротора подается рабочая жидкость. Внутри втулки установлен неподвижный золотник, выточки которого при вращении ротора последовательно соединяются с каналами во втулке. При вращении ротора объем полостей между лопастями изменяется. Недостатками известной конструкции является ее сложность, а так как межлопастные объемы замкнуты внутри вращающегося ротора эксцентричным кольцом и торцевыми крышками, то сужается возможность применения такой роторной машины для других, кроме перекачивания жидкости, целей. Например, ее нельзя использовать в качестве роторного двигателя внутреннего сгорания.

Известна также роторная машина по SU 114355 A, 25.03.1957, B 63 H 25/12. Она содержит неподвижно насаженный на вал монолитный ротор, в радиальных пазах которого помещены лопасти, образованные из скользящих одна по другой полулопастей.

Ротор вместе с лопастями помещен в статоре, выполненном из двух симметричных относительно осевой вертикальной плоскости половин-полустаторов, снабженных пальцами, входящими в кулисные прорези поворотной кулисы.

Для направления полустаторов служит корпус, также составленный из двух частей - верхней и нижней.

Передняя торцевая крышка закрывает полости со стороны привода и несет на себе кулису, а задняя крышка закрывает полости с противоположной стороны и снабжена рядом каналов для подвода и отвода жидкости.

При среднем положении полустаторов поверхность скольжения для лопастей имеет форму окружности, поэтому производительность машины равна нулю. В положении, когда полустаторы сдвинуты из среднего положения кулисой, поверхность скольжения приобретает эллипсоидную форму, и машина начинает работать. Изменяя степень сдвижения и раздвижения полустаторов, можно на ходу регулировать производительность. Машина предназначена преимущественно для питания систем гидропривода рулевых машин.

Недостатками известной роторной машины являются сложность конструкции, а так как внутренняя поверхность скольжения, образованная полустаторами и торцевыми крышками, имеет в продольном сечении прямоугольную форму, то лопасти неплотно прилегают к торцевым поверхностям крышек, что снижает надежность герметизации межлопастных объемов. Такую машину нельзя использовать, например, в качестве роторного двигателя внутреннего сгорания.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности герметизации межлопастных объемов и эффективности машины.

Поставленная задача достигается тем, что в роторной машине, содержащей корпус, выполненный из двух одинаковых половин, ротор с радиальными пазами, в которых установлены лопасти, между половинами корпуса установлена прокладка из спрессованного графита, ротор выполнен сборным из свободно посаженных на шлицевой вал дисков с радиальными пазами на их внутренней торцевой поверхности и облегающими их внешнюю поверхность накладками, выполненными многослойными из перемежающихся тонких упругих металлических пластин, изогнутых по внешнему контуру дисков, и слоев из материала, обладающего свойством хорошего скольжения, например из пропрессованной графитом ткани, и склеенными в пакет, а внутренняя боковая поверхность корпуса, внешняя боковая поверхность ротора и обводы лопастей, прилегающих к внутренней боковой поверхности корпуса имеют сферическую форму. Кроме того, накладки могут быть поджаты пружинами к валу посредством шпилек, свободно пронизывающих диски и входящих концами в отверстия накладок, имеющиеся в торцевой их части.

Кроме того, пружины могут находиться во втулках и фиксироваться в них пробками.

Кроме того, диски могут быть поджаты к торцам корпуса пружиной, установленной на валу между ними.

На фиг. 1 изображена роторная машина с частичным вырезом, вид сбоку, без лопастей;
на фиг. 2 показана лопасть;
на фиг. 3 - вид на машину с торца, при разобранном корпусе;
на фиг. 4 изображен вид на внутреннюю торцевую поверхность диска.

Роторная машина содержит корпус 1, состоящий из двух одинаковых половин с прокладкой 2 между ними из спрессованного графита. Ротор выполнен сборным и состоит из свободно посаженных на шлицевой вал 3 дисков 4 с радиальными пазами 5 на их внутренней торцевой поверхности, в которых размещены пластины 6, не содержащие уплотнительных элементов. Пакет из пластин 6 образует лопасть 7.

Диски 4 подпружинены к торцам корпуса 1 пружиной 8, установленной на валу 3 между ними.

В секторах, между лопастями 7, диски 4 снабжены облегающими их внешнюю поверхность накладками 9, которые выполнены многослойными из перемежающихся тонких упругих металлических пластин 10, изогнутых по внешнему контуру дисков 4, и слоев 11 из материала, обладающего свойством хорошего скольжения, например из пропрессованной графитом ткани, так называемого графпласта.

Тонкие упругие металлические пластины 10 и промежуточные слои 11 склеены в пакет. Накладки 9 поджаты к валу 3 пружинами 12 посредством шпилек 13, свободно пронизывающих диски 4 и входящих концами в отверстия накладок 9, имеющиеся в торцевой их части.

Пружины 12 расположены во втулках 14 и фиксируются в них пробками 15.

Внутренняя боковая поверхность корпуса 1, внешняя боковая поверхность накладок 9, обводы пластин 6, прилегающих к внутренней боковой поверхности корпуса 1, имеют сферическую форму, например, полуокружности или полуэллипса.

Роторная машина работает следующим образом. При вращении ротора центробежная сила прижимает пластины 6 к внутренней боковой поверхности корпуса 1, имеющей сферическую форму. При этом обеспечивается надежный скользящий контакт пластины 6 с корпусом 1 на большом отрезке от общей длины линии ее скольжения внутри корпуса 1.

Торцевые части пластин 6, или "усы", пружинят в продольном направлении и прижимаются к торцевым поверхностям корпуса 1, а в дополнение к этому прижимаются еще и дисками 4. В итоге обеспечивается надежный контакт пластины 6 с корпусом 1 по всей длине линии ее скольжения внутри корпуса 1. Суммарно, соответственно числу пластин 6, лопасть 7 имеет широкую полосу контакта с корпусом 1.

Многослойные накладки 9 дисков 4, конструктивно выполненные пружинящими, прижимаются торцевыми частями к торцевым поверхностям корпуса 1 еще и дисками 4, ликвидируя тем самым торцевые зазоры между ротором и корпусом 1.

Надежность герметизации межлопастных объемов осуществляется поджатием накладок 9 пружинами 12 в направлении к валу 3. При этом лопасти 7 заклиниваются накладками 9 по всей широкой полосе их взаимного контакта, однако скольжение будет хорошим, так как промежуточные слои выполнены из графпласта.

Таким образом, ликвидируются все возможные зазоры в роторной машине, что повышает ее КПД.

Изобретение может быть использовано в качестве роторного двигателя внутреннего сгорания, гидромотора, компрессора или насоса. Роторная машина содержит корпус, выполненный из двух одинаковых половин, ротор с радиальными пазами, в которых установлены лопасти. Между половинами корпуса установлена прокладка из спрессованного графита. Ротор выполнен сборным из свободно посаженных на шлицевой вал дисков с радиальными пазами на их внутренней торцевой поверхности и облегающими их внешнюю поверхность накладками, выполненными многослойными из перемежающихся тонких упругих металлических пластин, изогнутых по внешнему контуру дисков, и слоев из материала, обладающего свойством хорошего скольжения, например из пропрессованной графитом ткани, и склеены в пакет, а внутренняя боковая поверхность корпуса, внешняя боковая поверхность ротора и обводы лопастей, прилегающих к внутренней боковой поверхности корпуса, имеют сферическую форму, что повышает надежность герметизации межлопастных объемов и эффективность машины, а также упрощается конструкция. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Роторная машина, содержащая корпус, выполненный из двух одинаковых половин, ротор с радиальными пазами, в которых установлены лопасти, отличающаяся тем, что между половинами корпуса установлена прокладка из спрессованного графита, ротор выполнен сборным из свободно посаженных на шлицевой вал дисков с радиальными пазами на их внутренней торцевой поверхности и облегающими их внешнюю поверхность накладками, выполненными многослойными из перемежающихся тонких упругих металлических пластин, изогнутых по внешнему контуру дисков, и слоев из материала, обладающего свойством хорошего скольжения, например из пропрессованной графитом ткани, и склеенными в пакет, а внутренняя боковая поверхность корпуса, внешняя боковая поверхность ротора и обводы лопастей, прилегающих к внутренней боковой поверхности корпуса, имеют сферическую форму. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что накладки поджаты пружинами к валу посредством шпилек, свободно пронизывающих диски и входящих концами в отверстия накладок, имеющиеся в торцевой их части. 3. Машина по п.2, отличающаяся тем, что пружины находятся во втулках и фиксируются в них пробками. 4. Машина по п.1, отличающаяся тем, что диски поджаты к торцам корпуса пружиной, установленной на валу между ними.