ГЕРОТОРНАЯ МАШИНА Российский патент 2003 года по МПК F01C1/107 

Изобретение относится к области гидро-пневмомашиностроения и может быть использовано в качестве насоса, компрессора или двигателя.

Известна героторная машина, содержащая кольцевой статор с замыкателями, ротор с вытеснителями, установленный соосно статору с образованием между их сопрягающимися поверхностями рабочих камер; торцовые поверхности ротора и статора снабжены кольцевыми проточками и выступами с сопрягающимися поверхностями, а каждая рабочая камера выполнена в виде двух профилированных пазов, расположенных на одной из сопрягающихся поверхностей по обе стороны кольцевого выступа в одном угловом секторе (SU 909305 А, 02.06.1978, F 04 C 2/06).

Недостатком этого устройства является его низкая эффективность вследствие малого объема рабочих камер.

Известна героторная машина, содержащая установленный в корпусе статор, выполненный с постоянным или переменным шагом резьбы и эпициклоидным в поперечном сечении, размещенный в статоре шпиндель с наружной винтовой поверхностью сводчатого поперечного сечения, имеющий отличный от внутренней винтовой поверхности статора шаг резьбы, причем внутренняя винтовая поверхность статора и наружная винтовая поверхность шпинделя установлены с возможностью их запирания с зазором или без него; устройство снабжено установленной между статором и шпинделем зубчатой передачей, сводчатое поперечное сечение шпинделя выполнено с шагом резьбы, на единицу большим шага резьбы статора, шаг резьбы шпинделя кратен шагу резьбы статора, а зубчатая передача выполнена с передаточным отношением, равным отношению шагов статора и шпинделя (SU 1237092 А, 07.06.1986, F 04 C 5/00).

Недостатком этого устройства является большая конструктивная сложность и, как следствие, низкая надежность.

Более простой и надежной является героторная машина для перемещения жидкостей и газов вдоль ее продольной оси, содержащая статор, винтовой ротор и обойму, при этом ротор размещен в обойме с образованием между их сопрягающимися поверхностями рабочих камер, а обойма размещена с возможностью вращения внутри статора с образованием между их сопрягающимися поверхностями рабочих камер, площадь проходного сечения между ротором и обоймой, а также между обоймой и статором выполнена переменной вдоль продольной оси машины (US 2085115 A, 29.06.1937, НКИ 418/48). Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящего изобретения.

При работе устройства всегда происходит износ его элементов: ротора, обоймы, статора и образуются зазоры между ними, что обуславливает частичную потерю компрессии. Эти зазоры не могут быть компенсированы в процессе работы устройства, поскольку отсутствует возможность осевого смещения ротора относительно обоймы и обоймы относительно статора. Для восприятия осевого усилия, являющего следствием избыточного давления в нагнетательном патрубке, имеются упоры, что исключает осевое смещение ротора и обоймы и разрежение во всасывающем патрубке (подпятник).

Для устранения зазоров между элементами машины и, соответственно, восстановления компрессии приходится осуществлять разборку устройства и заменять изношенные элементы или эластичные покрытия, что весьма трудоемко.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи создания героторной машины, в которой компенсируются зазоры, образующиеся между ротором и обоймой, и также между обоймой и статором.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в героторной машине для перемещения жидкостей и газов вдоль ее продольной оси, содержащей статор, винтовой ротор и обойму, при этом ротор размещен в обойме с образованием между их сопрягающимися поверхностями рабочих камер, а обойма размещена с возможностью вращения внутри статора с образованием между их сопрягающимися поверхностями рабочих камер, площадь проходного сечения между ротором и обоймой, а также между обоймой и статором выполнена переменной вдоль продольной оси машины, ротор и обойма выполнены с возможностью смещения под действием осевого усилия для поджатия ротора, обоймы и статора друг к другу с обеспечением автоматического выбора зазоров при их образовании.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено: на фиг.1 - героторная машина, продольный разрез; на фиг.2 - разрез по I-I на фиг.1; на фиг.3 - разрез по II-II на фиг.1; на фиг.4 - разрез по III-III на фиг.1.

Героторная машина включает винтовой ротор 1 и обойму 2. Ротор 1 размещен в обойме 2 с образованием рабочих камер 3 между их сопрягающимися поверхностями, площадь проходного сечения между ротором 1 и обоймой 2 выполнена переменной вдоль продольной геометрической оси машины; вал 4 сопряжен с ротором 1; обойма 2 размещена с возможностью вращения внутри статора 5.

В разрезе по I-I на фиг.1, приведенном на фиг.2, общая площадь S_Ipo проходного сечения между ротором и обоймой состоит из суммы площадей а₁, в₁, с₁ проходных сечений рабочих камер 3: S_Ipo=a₁+в₁+с₁. Общая площадь S_Ioc проходного сечения между обоймой и статором состоит из суммы площадей l₁, f₁, g₁, h₁ проходных сечений рабочих камер 6, образованных между сопрягающимися поверхностями обоймы 2 и статора 5: S_Ioc=l₁+f₁+g₁+h₁.

В разрезе по II-II на фиг.1 (фиг.3) общая площадь S_IIpo=а₂+в₂+с₂, а общая площадь S_IIoc=l₂+f₂+g₂+h₂.

В разрезе по III-III на фиг.1 (фиг.4) общая площадь S_IIIpo=а₃+в_з+с_з, а общая площадь S_IIIoc=l₃+f₃+g₃+h₃.

При этом на чертежах (фиг.2,3,4) хорошо видно, что S_Ipo>S_IIpo>S_IIIpo, a S_Ioc>S_IIoc>S_IIIoc, то есть площадь проходного сечения между ротором и обоймой изменяется вдоль продольной оси машины (в данном примере убывает); также изменяется и площадь проходного сечения между обоймой и статором.

Героторная машина имеет всасывающий патрубок 7 и нагнетательный патрубок 8. Нижний конец ротора снабжен осью 9, размещенной в подшипнике 10. Вал 4 размещен в подшипнике 11. Вал 4 вставлен в глухое отверстие 12, вращающийся момент передается посредством шпонки 13. Ось 9 может скользить относительно подшипника 10 в пределах зазора 14.

В конкретном примере машина используется в качестве насоса, но может быть использована и для перемещения газа. Возможна также работа машины в режиме гидро- или пневмомотора.

Машина работает следующим образом.

Жидкость поступает во всасывающий патрубок 7 и затем при вращении ротора 1 и обоймы 2 через рабочие камеры 3 и 6 поступает в нагнетательный патрубок 8. При износе трущихся элементов (ротора, обоймы, статора) происходит смещение ротора и обоймы вдоль продольной оси машины в направлении всасывающего патрубка вследствие воздействия осевого усилия, при этом происходит выборка зазора между ними и поджатие их друг к другу, что предотвращает снижение компрессии героторной машины.

Для изготовления устройства использованы широко распространенные конструкционные материалы и обычное промышленное оборудование.

Изобретение относится к гидропневмомашиностроению и может быть использовано в качестве насоса, компрессора или двигателя. Героторная машина для перемещения жидкостей и газов вдоль ее продольной оси содержит статор, винтовой ротор и обойму. Ротор размещен в обойме с образованием между их сопрягающимися поверхностями рабочих камер. Обойма размещена с возможностью вращения внутри статора с образованием между их сопрягающимися поверхностями рабочих камер, площадь проходного сечения между ротором и обоймой, а также между обоймой и статором выполнена переменной вдоль продольной оси машины. Ротор и обойма выполнены с возможностью смещения под действием осевого усилия для поджатия ротора, обоймы и статора друг к другу с обеспечением автоматического выбора зазоров при их образовании. Создана героторная машина, в которой зазоры, образующиеся между ротором и обоймой и также между обоймой и статором, компенсируются автоматически, а также облегчен процесс сборки. 4 ил.

Героторная машина для перемещения жидкостей и газов вдоль ее продольной оси, содержащая статор, винтовой ротор и обойму, при этом ротор размещен в обойме с образованием между их сопрягающимися поверхностями рабочих камер, а обойма размещена с возможностью вращения внутри статора с образованием между их сопрягающимися поверхностями рабочих камер, площадь проходного сечения между ротором и обоймой, а также между обоймой и статором выполнена переменной вдоль продольной оси машины, отличающаяся тем, что ротор и обойма выполнены с возможностью смещения под действием осевого усилия для поджатия ротора, обоймы и статора друг к другу с обеспечением автоматического выбора зазоров при их образовании.