РОТОРНО-ПЛАСТИНЧАТАЯ МАШИНА Российский патент 2003 года по МПК F01C1/44 

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано в конструкциях пневматических и гидравлических машин объемного действия, работающих как в режиме двигателя, так и в режиме насоса.

Из существующего уровня техники известна роторно-пластинчатая машина, содержащая неподвижный корпус с внутренней цилиндрической расточкой и окнами подвода и отвода рабочей среды, сообщенными соответственно с напорной и сливной магистралями, полый цилиндрический ротор с приводом и продольными радиальными профилированными пазами с противолежащими вогнутыми дугообразными поверхностями, эксцентрично размещенный в расточке корпуса, установленные во вкладышах разделительные пластины с проушинами, охватывающими ось, совпадающую с осью расточки корпуса, причем вкладыши размещены с возможностью поворота в радиальных пазах ротора (патент США 3892502, НКИ 418/15, 1975).

Достижению требуемого технического результата в известной роторно-пластинчатой машине препятствуют значительные механические потери при движении разделительных пластин в радиальных пазах цилиндрического ротора, а также явление заклинивания вкладышей и разделительных пластин, имеющее место при высоких коэффициентах трения. Это наблюдается в результате отклонения профиля поверхности вкладыша, взаимодействующей с поверхностью паза ротора, которое может иметь место либо в результате технологических погрешностей при изготовлении, либо в результате приработки поверхностей между собой.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание роторно-пластинчатой машины, обеспечивающей качественное улучшение эксплуатационных характеристик и увеличение ресурса роторно-пластинчатой машины.

К техническим результатам, получаемым от реализации заявленного изобретения, можно отнести уменьшение трения в рабочих поверхностях трения, предотвращение заклинивания взаимодействующих между собой элементов и, как следствие, уменьшение общих механических потерь в роторно-пластинчатой машине.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в роторно-пластинчатой машине, содержащей неподвижный корпус с внутренней цилиндрической расточкой и окнами подвода и отвода рабочей среды, сообщенными с напорной и сливной магистралями, соответственно полый цилиндрический ротор с приводом и продольными радиальными профилированными пазами с противолежащими вогнутыми дугообразными поверхностями, эксцентрично размещенный в расточке корпуса, установленные во вкладышах, имеющих внутреннюю плоскую и внешнюю выпуклую поверхности, разделительные пластины с проушинами, охватывающими ось, совпадающую с осью расточки корпуса, причем вкладыши размещены с возможностью поворота в продольных радиальных профилированных пазах ротора за счет взаимодействия своей внешней выпуклой поверхностью с их противолежащими вогнутыми дугообразными поверхностями, согласно изобретению каждый из вкладышей разделительной пластины выполнен в виде развитого в направлении, поперечном направлению движения разделительной пластины, и в плоскости ее рабочей поверхности, конструктивного элемента с различным радиусом кривизны внешней выпуклой поверхности по его длине, имеющего плоский центральный участок внутренней плоской поверхности, в пределах которого размещена рабочая часть разделительной пластины, взаимодействующей своей рабочей поверхностью с плоскостью центрального участка вкладыша, и расположенные по обе стороны центрального периферийные участки, вкладыши каждой разделительной пластины выполнены конструктивно идентичными между собой, один из периферийных участков каждого вкладыша выполнен как единое целое с ним в виде цилиндрического элемента с внешним радиусом кривизны, равным радиусу кривизны внешней выпуклой поверхности вкладыша, и имеющего цилиндрическое отверстие по своей оси, а противоположный периферийный участок каждого вкладыша выполнен в виде плосковыпуклого двухуровневого конструктивного элемента, также, как единое целое с вкладышем, имеющего различные радиусы кривизны по своей длине, больший - на участке, прилегающем к боковой торцевой поверхности разделительной пластины, и равным радиусу кривизны внешней выпуклой поверхности вкладыша, и меньший - на внешнем участке, выполненном с радиусом кривизны внешней выпуклой поверхности, равным радиусу внутреннего цилиндрического отверстия противоположного периферийного участка вкладыша, при этом оба конструктивных уровня данного периферийного участка имеют общую внутреннюю плоскую поверхность, лежащую в плоскости одной из рабочих поверхностей разделительной пластины, а оба вкладыша каждой разделительной пластины установлены в продольных радиальных профилированных пазах ротора с возможностью взаимодействия между собой по плоскостям центрального участка каждого вкладыша с внутренней плоской поверхностью двухуровневого конструктивного элемента периферийного участка, совпадающим с плоскостями рабочих поверхностей разделительной пластины, и за счет взаимодействия внешней выпуклой поверхности внешнего участка каждого двухуровневого конструктивного элемента периферийного участка одного вкладыша с внутренним цилиндрическим отверстием цилиндрического элемента противоположного периферийного участка другого вкладыша путем размещения одного внутри другого, причем по крайней мере рабочие поверхности разделительной пластины, внешние поверхности центральных участков вкладышей и поверхности трения вкладышей, взаимодействующие с рабочими поверхностями разделительной пластины, а также внешние выпуклые поверхности периферийных участков вкладышей выполнены с керамическим покрытием.

Изобретение поясняется чертежами, где
на фиг. 1 изображена роторно-пластинчатая машина в разрезе;
на фиг.2 - узел размещения разделительных пластин во вкладышах;
на фиг.3 - то же, что и на фиг.2, только в разъемном состоянии.

Роторно-пластинчатая машина имеет цилиндрический корпус 1 с внутренней цилиндрической расточкой 2 и окнами подвода 3 и отвода 4 рабочей среды, сообщенными с напорной и сливной (не показано) магистралями. Полый цилиндрический ротор 5 эксцентрично размещен в расточке 2 корпуса 1, имеет привод (не показано) и продольные радиальные профилированные пазы 6 с противолежащими вогнутыми дугообразными поверхностями 7. Разделительные пластины 8 с проушинами 9, охватывающими ось, совпадающую с осью (не показаны) расточки 2 корпуса 1, установлены во вкладышах 10, имеющих плосковыпуклую форму. Вкладыши 10 размещены в полом цилиндрическом роторе 5 с возможностью поворота в продольных радиальных профилированных пазах 6 за счет взаимодействия своей внешней выпуклой поверхностью 11 с противолежащими вогнутыми дугообразными поверхностями 7.

Каждый из вкладышей 10 разделительной пластины 8 выполнен в виде развитого в направлении, поперечном направлению движения разделительной пластины 8, и в плоскости ее рабочей поверхности 12 конструктивного элемента с различным радиусом кривизны внешней выпуклой поверхности 11 по его длине. Каждый вкладыш 10 имеет плоский центральный 13 участок внутренней плоской поверхности, в пределах которого размещена рабочая часть разделительной пластины 8, взаимодействующей своей рабочей поверхностью 12 с плоскостью центрального 13 участка вкладыша 10, и расположенные по обе стороны центрального участка 13 периферийные участки 14 и 15.

Вкладыши 10 каждой разделительной пластины 8 выполнены конструктивно идентичными между собой.

Один из периферийных участков 14 каждого вкладыша 10 выполнен как единое целое с ним в виде цилиндрического элемента с внешним радиусом кривизны, равным радиусу кривизны внешней выпуклой поверхности 11 вкладыша 10, и имеющего цилиндрическое отверстие 16 по своей оси. Противоположный периферийный участок 15 каждого вкладыша 10 выполнен в виде плосковыпуклого двухуровневого конструктивного элемента, также, как единое целое с вкладышем 10, имеющего различные радиусы кривизны по своей длине, больший 17 - на участке, прилегающем к боковой торцевой поверхности разделительной пластины 8, и равным радиусу кривизны внешней выпуклой поверхности 11 вкладыша 10, а меньший 18 - на внешнем участке, выполненном с радиусом кривизны внешней выпуклой поверхности, равным радиусу внутреннего цилиндрического отверстия 16 противоположного периферийного участка 14 вкладыша.

Оба конструктивных уровня данного периферийного участка 15 имеют общую внутреннюю плоскую поверхность 19, лежащую в плоскости одной из рабочих поверхностей 12 разделительной пластины 8.

Вкладыши 10 каждой разделительной пластины 8 установлены в продольных радиальных профилированных пазах 6 ротора 5 с возможностью взаимодействия между собой по плоскостям центрального участка 13 каждого вкладыша 10 с внутренней плоской поверхностью 19 двухуровневого конструктивного элемента периферийного участка 15, совпадающим с плоскостями рабочих поверхностей 12 разделительной пластины 8, и за счет взаимодействия внешней выпуклой поверхности 18 внешнего участка каждого двухуровневого конструктивного элемента периферийного участка 15 одного вкладыша 10 с внутренним цилиндрическим отверстием 16 цилиндрического элемента противоположного периферийного участка 14 другого вкладыша 10 путем размещения одного внутри другого.

По крайней мере рабочие поверхности 12 разделительной пластины 10, внешние поверхности центральных участков 13 вкладышей 10 и поверхности трения вкладышей, взаимодействующие с рабочими поверхностями разделительной пластины 8, а также внешние выпуклые поверхности периферийных участков 14 и 15 вкладышей 10 выполнены с керамическим покрытием.

Роторно-пластинчатая машина работает следующим образом.

В режиме пневмо- или гидродвигателя процессы, происходящие с рабочим телом, и его взаимодействие с элементами роторно-пластинчатой машины аналогичны процессам, происходящим в прототипе, т.е. при вращении ротора 5 приводом в цилиндрической расточке 2 корпуса 1 образуется рабочая камера между двумя разделительными пластинами 8, увеличивается в объеме и, будучи соединена с напорной магистралью через окно подвода 3, наполняется рабочей средой - рабочим телом. При достижении определенного объема в рабочей камере эта связь прерывается за счет перекрытия одной из разделительных пластин 8 окна подвода 3 рабочей среды и, следовательно, связи с напорной магистралью. Далее происходит перемещение рабочей среды к сливной магистрали и выброс ее в последнюю через окно 4.

Разделительные пластины 8 совершают во вкладышах 10 знакопеременные движения за счет того, что они установлены эксцентрично в расточке 2 корпуса 1 через проушины 9. Сами вкладыши 10 скользят вращательным движением в продольных радиальных профилированных пазах 6 за счет взаимодействия своей внешней выпуклой поверхностью 11 с противолежащими вогнутыми дугообразными поверхностями 7 ротора 5.

Вкладыши 10 установлены в продольных радиальных профилированных пазах 6 с возможностью взаимодействия между собой по плоскостям центрального участка 13 каждого вкладыша 10 с внутренней плоской поверхностью 19 двухуровневого конструктивного элемента периферийного участка 15, совпадающим с плоскостями рабочих поверхностей 12 разделительной пластины 8, и за счет взаимодействия внешней выпуклой поверхности 18 внешнего участка каждого двухуровневого конструктивного элемента периферийного участка 15 одного вкладыша 10 с внутренним цилиндрическим отверстием 16 цилиндрического элемента противоположного периферийного участка 14 другого вкладыша 10 путем размещения одного внутри другого. Вкладыши 10 взаимодействуют своей внешней выпуклой поверхностью 11 совместно с внешней поверхностью центрального участка 13 и внешними поверхностями периферийных участков 14 и 15 с вогнутыми дугообразными поверхностями 7 продольных радиальных профилированных пазов 6 ротора 5, образуя с ними пары трения.

Наличие взаимодействия внешней выпуклой поверхности 18 внешнего участка каждого двухуровневого конструктивного элемента периферийного участка 15 одного вкладыша 10 с внутренним цилиндрическим отверстием 16 цилиндрического элемента противоположного периферийного участка 14 другого вкладыша 10 путем размещения одного внутри другого позволяет зафиксировать вкладыши 10 друг относительно друга (фиксирующим элементом в данном соединении является разделительная пластина 8, размещенная в пределах центрального участка 13 вкладышей 10) и одновременно с этим предотвратить заклинивание самих вкладышей 10 в продольных радиальных профилированных пазах 6 ротора 5.

За счет того, что, по крайней мере, рабочие поверхности 12 разделительной пластины 10, внешние поверхности центральных участков 13 вкладышей 10, и поверхности трения вкладышей, взаимодействующие с рабочими поверхностями разделительной пластины 8, а также внешние выпуклые поверхности периферийных участков 14 и 15 вкладышей 10 выполнены с керамическим покрытием, во всех парах трения роторно-пластинчатой машины повышена износостойкость трущихся элементов, что увеличивает общий ресурс самой роторно-пластинчатой машины.

Роторно-пластинчатая машина выполнена из традиционных конструкционных материалов и может быть изготовлена в условиях экспериментального и/или серийного производства по традиционной технологии.

Изобретение может быть использовано в конструкциях пневматических и гидравлических машин объемного действия. Роторно-пластинчатая машина имеет цилиндрический корпус с цилиндрической расточкой. Полый цилиндрический ротор эксцентрично размещен в расточке корпуса, имеет продольные радиальные профилированные пазы. Разделительные пластины с проушинами установлены во вкладышах. Вкладыши размещены с возможностью поворота в пазах. Каждый из вкладышей выполнен в виде конструктивного элемента с различным радиусом кривизны внешней выпуклой поверхности по его длине и имеет плоский центральный участок, в пределах которого размещена рабочая часть пластины, и расположенные по обе его стороны периферийные участки. Один из периферийных участков каждого вкладыша выполнен как единое целое с ним в виде цилиндрического элемента, а другой - в виде плосковыпуклого двухуровневого элемента, имеющего различные радиусы кривизны по своей длине. Все пары трения выполнены с керамическим покрытием. Уменьшается трение, предотвращается заклинивание взаимодействующих между собой элементов и, как следствие, уменьшаются общие механические потери в роторно-пластинчатой машине. 3 ил.

1. Роторно-пластинчатая машина, содержащая неподвижный корпус с внутренней цилиндрической расточкой и окнами подвода и отвода рабочей среды, сообщенными с напорной и сливной магистралями соответственно, полый цилиндрический ротор с приводом и продольными радиальными профилированными пазами с противолежащими вогнутыми дугообразными поверхностями, эксцентрично размещенный в расточке корпуса, установленные во вкладышах, имеющих внутреннюю плоскую и внешнюю выпуклую поверхности, разделительные пластины с проушинами, охватывающими ось, совпадающую с осью расточки корпуса, причем вкладыши размещены с возможностью поворота в продольных радиальных профилированных пазах ротора за счет взаимодействия своей внешней выпуклой поверхностью с их противолежащими вогнутыми дугообразными поверхностями, отличающаяся тем, что каждый из вкладышей разделительной пластины выполнен в виде развитого в направлении, поперечном направлению движения разделительной пластины, и в плоскости ее рабочей поверхности конструктивного элемента с различным радиусом кривизны внешней выпуклой поверхности по его длине, имеющего плоский центральный участок внутренней плоской поверхности, в пределах которого размещена рабочая часть разделительной пластины, взаимодействующей своей рабочей поверхностью с плоскостью центрального участка вкладыша, и расположенные по обе стороны центрального периферийные участки, вкладыши каждой разделительной пластины выполнены конструктивно идентичными между собой, один из периферийных участков каждого вкладыша выполнен как единое целое с ним в виде цилиндрического элемента с внешним радиусом кривизны, равным радиусу кривизны внешней выпуклой поверхности вкладыша, и имеющего цилиндрическое отверстие по своей оси, а противоположный периферийный участок каждого вкладыша выполнен в виде плосковыпуклого двухуровневого конструктивного элемента, также как единое целое с вкладышем, имеющего различные радиусы кривизны по своей длине, больший - на участке, прилегающем к боковой торцевой поверхности разделительной пластины, и равным радиусу кривизны внешней выпуклой поверхности вкладыша, и меньший - на внешнем участке, выполненном с радиусом кривизны внешней выпуклой поверхности, равным радиусу внутреннего цилиндрического отверстия противоположного периферийного участка вкладыша, при этом оба конструктивных уровня данного периферийного участка имеют общую внутреннюю плоскую поверхность, лежащую в плоскости одной из рабочих поверхностей разделительной пластины, а оба вкладыша каждой разделительной пластины установлены в продольных радиальных профилированных пазах ротора с возможностью взаимодействия между собой по плоскостям центрального участка каждого вкладыша с внутренней плоской поверхностью двухуровневого конструктивного элемента периферийного участка, совпадающим с плоскостями рабочих поверхностей разделительной пластины, и за счет взаимодействия внешней выпуклой поверхности внешнего участка каждого двухуровневого конструктивного элемента периферийного участка одного вкладыша с внутренним цилиндрическим отверстием цилиндрического элемента противоположного периферийного участка другого вкладыша путем размещения одного внутри другого, причем по крайней мере рабочие поверхности разделительной пластины, внешние поверхности центральных участков вкладышей и поверхности трения вкладышей, взаимодействующие с рабочими поверхностями разделительной пластины, а также внешние выпуклые поверхности периферийных участков вкладышей выполнены с керамическим покрытием.