СПОСОБ И УСТРОЙСТВО НАГНЕТАНИЯ ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗОВ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2015 года по МПК F04C2/344 F04C18/344 

Заявляемая группа изобретений относится к области машиностроения и может быть использована в гидравлических машинах, насосах, компрессорах, водометах и двигателях для нагнетания жидкости или газов.

Из уровня техники известны способ и устройство нагнетания жидкости или газа. Способ реализуется через использование пластинчатой машины. Пластинчатая машина содержит корпус с впускным и выпускным каналами, в цилиндрической полости которого эксцентрично установлен ротор, выполненный в виде торцевой планшайбы, на противоположном планшайбе торце корпуса установлен с возможностью вращения направляющий цилиндр с торцевыми диаметральными каналами, выполненными открытыми со стороны планшайбы, рабочие элементы, установленные на планшайбе с возможностью перемещения в каналах направляющего цилиндра при ее вращении. Способ нагнетания жидкости или газов заключается в последовательном всасывании, сжатии и выталкивании жидкости или газа поступательно перемещаемыми рабочими элементами, размещенными на вращающейся планшайбе, внутри торцевых диаметральных каналов направляющего цилиндра корпуса [Патент РФ №2317417 на изобретение «Пластинчатая машина», дата подачи 16.05.2006 г., опубликовано 20.02.2008 г.].

Известны способ и устройство нагнетания жидкости или газа. Способ реализуется через использование диаметральной объемной машины, которая содержит корпус с впускным и выпускным каналами, ротор в виде планшайбы, направляющий цилиндр, установленный с возможностью вращения и с эксцентриситетом относительно оси планшайбы и имеющий открытые диаметральные каналы с торцевыми отверстиями, и рабочие элементы, установленные на планшайбе с возможностью перемещения в каналах направляющего цилиндра при ее вращении, направляющий цилиндр имеет в каждом диаметральном канале торцевые отверстия, при этом торцевые поверхности полости корпуса, планшайбы и направляющего цилиндра находятся в соприкосновении и образуют в каналах направляющего цилиндра рабочие камеры с торцевыми отверстиями для впуска и выпуска рабочей среды. Способ нагнетания жидкости или газа заключается в последовательном всасывании, сжатии и выталкивании жидкости или газа поступательно перемещаемыми рабочими элементами, размещенными на вращающейся планшайбе, внутри рабочих камер, образованных торцевыми поверхностями полости корпуса, планшайбы и направляющего цилиндра, при этом впуск и выпуск рабочей среды происходит через торцевые отверстия рабочих камер [Патент РФ №2447321 на изобретение «Диаметральная объемная машина (варианты)», дата подачи 01.06.2010 г., опубликовано 10.04.2010 г.].

Общим недостатком описанных выше аналогов является невозможность их использования при высоком давлении, поскольку велика вероятность заклинивания, а также слабая ремонтопригодность.

Наиболее близкими техническими решениями к заявляемым изобретениям являются способ и устройство нагнетания жидкости или газов. Способ реализуется через использование устройства, которое имеет размещенную на валу торцевую планшайбу с равноудаленными от ее оси рабочими элементами, взаимодействующими с торцевыми пазами направляющего цилиндра. Цилиндр установлен в направляющем пазу корпуса с возможностью вращения, эксцентрично относительно оси планшайбы и выполнен полым, имеет внутренние радиально-расположенные пазы. Способ нагнетания жидкости или газов заключается в последовательном всасывании, сжатии и выталкивании поступательно перемещаемыми роликами, размещенными на вращающейся планшайбе, внутри радиально-расположенных пазов направляющего цилиндра [патент РФ №2484334 на изобретение «Устройство для преобразования движения», дата подачи 10.01.2012 г., опубликовано 10.06.2013 г.].

Недостатком устройства и способа по прототипу является низкий КПД перекачки рабочей среды при высоких давлениях, обусловленный низким объемом нагнетания.

Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая к защите группа изобретений, является повышение КПД перекачки рабочей среды при высоких давлениях.

Технический результат - повышение КПД перекачки жидкости или газа при высоких давлениях за счет увеличения объема нагнетания.

Сущность заявляемых способов и устройств заключается в следующем.

Способ нагнетания жидкости или газов по первому варианту заключается в последовательном всасывании, сжатии и выталкивании рабочей среды внутри корпуса, снабженного пустыми нишами, сообщенными с проймами в корпусе, при этом всасывание, сжатие и выталкивание осуществляют за счет возвратно-поступательного движения рабочих элементов, выполненных в виде плунжеров. Рабочие элементы размещены внутри радиально расположенных полостей неподвижной планшайбы, причем концевые части полостей образуют окружность. В отличие от прототипа, всасывание, сжатие и выталкивание осуществляют за счет возвратно-поступательного движения рабочих элементов с высотой Н, установленных на двух цилиндрах на расстоянии Δ от их центра. Полости выполнены сквозными, концевые части полостей образуют окружность радиусом не менее 2Δ+Н/2, где Н - высота рабочего элемента, а цилиндры установлены на дополнительном валу зеркально друг другу с торцов планшайбы с эксцентриситетом Δ к центру окружности. При этом возвратно-поступательное движение рабочих элементов осуществляется посредством вращения цилиндров вокруг центра окружности и собственной оси. Вращение цилиндров осуществляют посредством вращения внешнего приводного вала соосно центру окружности, причем внешний приводной вал соединен с дополнительным валом с возможностью вращения так, что дополнительный вал расположен с эксцентриситетом Δ к внешнему приводному валу. На планшайбе с торцов размещены две крышки. Каждая из крышек выполнена с отверстием, выполняющим функцию впускного или выходного окна, и с возможностью вращения вокруг центра окружности посредством вращения внешнего приводного вала, при этом движение рабочей среды осуществляют через отверстия за счет поочередного взаимодействия каждого отверстия с каждым из рабочих элементов и далее через пустые ниши корпуса в сообщенные с ними проймы корпуса наружу.

Вращение цилиндра осуществляют посредством вращения внешнего приводного вала соосно центру окружности, причем внешний приводной вал соединен с дополнительным валом с возможностью вращения посредством планетарной передачи и/или вариаторной передачи.

Устройство нагнетания жидкости или газов по первому варианту включает размещенные в корпусе неподвижную планшайбу с радиально расположенными полостями, причем концевые части полостей образуют окружность и, по крайней мере, два рабочих элемента в виде плунжеров, размещенных внутри полостей и выполненных с возможностью возвратно-поступательного движения внутри них. Корпус выполнен с, по меньшей мере, двумя проймами, сообщенными с пустыми нишами внутри корпуса. В отличие от прототипа, устройство нагнетания жидкости или газов дополнительно включает размещенные в корпусе внешний приводной вал, дополнительный вал, при этом дополнительный вал соединен с внешним приводным валом с возможностью вращения и расположен с эксцентриситетом Δ к внешнему приводному валу. Полости планшайбы выполнены сквозными. Внешний приводной вал расположен снаружи планшайбы и выполнен с возможностью вращения соосно центру окружности. На дополнительном валу с эксцентриситетом Δ к центру окружности, с торцов планшайбы зеркально друг другу установлены два цилиндра. Каждый из цилиндров выполнен с возможностью вращения вокруг центра окружности и собственной оси посредством внешнего приводного вала.

Цилиндры снабжены общими равноудаленными от их центров на расстоянии Δ рабочими элементами с высотой Н. Причем концевые части полостей образуют окружность с радиусом не менее 2Δ+Н/2, где Н-высота рабочего элемента. На планшайбе с торцов размещены две крышки. Каждая из крышек выполнена с отверстием, выполняющим функцию впускного или выходного окна, и с возможностью вращения вокруг центра окружности посредством внешнего приводного вала так, что каждое из отверстий выполнено с возможностью поочередного взаимодействия с каждым из рабочих элементов.

Внешний приводной вал соединен с дополнительным валом с возможностью вращения посредством планетарной передачи и/или вариаторной передачи.

Рабочие элементы представляют собой плунжеры цилиндрической, квадратной, прямоугольной или иной формы. Рабочие элементы могут быть выполнены из упругого, жаропрочного, низкотемпературного, износостойкого или химически инертного материала. Рабочие элементы прикреплены к цилиндру с помощью креплений, размещенных равноудаленно от центра окружности на расстоянии Δ.

Устройство снабжено уплотнениями, при этом уплотнения могут быть выполнены магнито-жидкостными, сальниковыми, с упругими уплотняющими кольцами, с износостойкими металлическими уплотнениями, с термически стойкими уплотнениями, лабиринтными, кольцевыми, цилиндрическими, с химически стойкими уплотнениями, в виде полых уплотнений, нагнетаемых жидкостями и газами.

Полости и рабочие элементы дополнительно снабжены износостойкими уплотняющими элементами, которые могут быть выполнены линейными, радиальными, цилиндрическими или иной формы в зависимости от формы полостей и рабочих элементов.

Детали заявляемого устройства нагнетания жидкости или газов могут быть выполнены из металлов, керамики, сплавов, резины, эластомеров, полимеров, пластмассы, иных материалов, а также из их комбинаций.

Для уменьшения трения, увеличения износостойкости или температурной стойкости на поверхность элементов конструкции может быть дополнительно нанесено защитное покрытие.

Взаимодействие рабочих элементов и отверстий заключается в том, что крайнее положение каждого рабочего элемента внутри полости совпадает с положением отверстия крышки, в котором соответствующая полость открыта. Таким образом, одно из отверстий настроено на всасывание, а другое отверстие на выталкивание рабочей среды из планшайбы.

Способ нагнетания жидкости или газов по второму варианту заключается в последовательном всасывании, сжатии и выталкивании рабочей среды внутри корпуса, снабженного пустыми нишами, сообщенными с проймами в корпусе, при этом всасывание, сжатие и выталкивание осуществляют за счет возвратно-поступательного движения рабочих элементов, выполненных в виде плунжеров. Рабочие элементы размещены внутри радиально расположенных полостей неподвижной планшайбы, причем концевые части полостей образуют окружность. В отличие от прототипа всасывание, сжатие и выталкивание осуществляют за счет возвратно-поступательного движения рабочих элементов с высотой Н, установленных на цилиндре на расстоянии Δ от его центра. Полости выполнены глухими, концевые части полостей образуют окружность радиусом не менее 2Δ+Н/2, где Н- высота рабочего элемента, а цилиндр установлен с торца планшайбы на дополнительном валу с эксцентриситетом Δ к центру окружности. При этом возвратно-поступательное движение рабочих элементов осуществляется посредством вращения цилиндра вокруг центра окружности и собственной оси. Вращение цилиндра осуществляют посредством вращения внешнего приводного вала соосно центру окружности, причем внешний приводной вал соединен с дополнительным валом с возможностью вращения так, что дополнительный вал расположен с эксцентриситетом Δ к внешнему приводному валу. На планшайбе с торца размещена крышка. Крышка выполнена с, по крайней мере, двумя отверстиями, выполняющими функцию впускного и выходного окна, и с возможностью вращения вокруг центра окружности посредством вращения внешнего приводного вала, при этом движение рабочей среды осуществляют через отверстия за счет поочередного взаимодействия каждого отверстия с каждым из рабочих элементов и далее через пустые ниши корпуса в сообщенные с ними проймы корпуса наружу.

Вращение цилиндра осуществляют посредством вращения внешнего приводного вала соосно центру окружности, причем внешний приводной вал соединен с дополнительным валом с возможностью вращения посредством планетарной передачи и/или вариаторной передачи.

Устройство нагнетания жидкости или газов по второму варианту включает размещенные в корпусе неподвижную планшайбу с радиально расположенными полостями, причем концевые части полостей образуют окружность и, по крайней мере, два рабочих элемента в виде плунжеров, размещенных внутри полостей и выполненных с возможностью возвратно-поступательного движения внутри них. Корпус выполнен с, по меньшей мере, двумя проймами, сообщенными с пустыми нишами внутри корпуса. В отличие от прототипа устройство нагнетания жидкости или газов по второму варианту дополнительно включает размещенные в корпусе внешний приводной вал, дополнительный вал, при этом дополнительный вал соединен с внешним приводным валом с возможностью вращения и расположен с эксцентриситетом Δ к внешнему приводному валу. Полости планшайбы выполнены глухими, концевые части полостей образуют окружность. Внешний приводной вал расположен снаружи планшайбы и выполнен с возможностью вращения соосно центру окружности. На дополнительном валу с эксцентриситетом Δ к центру окружности, с торца планшайбы установлен цилиндр. Цилиндр выполнен с возможностью вращения вокруг центра окружности и собственной оси посредством внешнего приводного вала. Цилиндр снабжен равноудаленными от его центра на расстоянии Δ, по крайней мере, двумя рабочими элементами в виде плунжеров с высотой Н, размещенными внутри полостей и выполненными с возможностью возвратно-поступательного движения внутри них. Причем концевые части полостей образуют окружность с радиусом не менее 2Δ+Н/2, где Н-высота рабочего элемента. На планшайбе с торца размещена крышка. Крышка выполнена с, по крайней мере, двумя отверстиями, выполняющими функцию впускного и выходного окна, и с возможностью вращения вокруг центра окружности посредством внешнего приводного вала так, что каждое из отверстий выполнено с возможностью поочередного взаимодействия с каждым из рабочих элементов.

Внешний приводной вал соединен с дополнительным валом с возможностью вращения посредством планетарной передачи и/или вариаторной передачи.

Рабочие элементы представляют собой плунжеры цилиндрической, квадратной, прямоугольной или иной формы. Рабочие элементы могут быть выполнены из упругого, жаропрочного, низкотемпературного, износостойкого или химически инертного материала. Рабочие элементы прикреплены к цилиндру с помощью креплений, размещенных равноудаленно от центра окружности на расстоянии Δ.

Устройство снабжено уплотнениями, при этом уплотнения могут быть выполнены магнито-жидкостными, сальниковыми, с упругими уплотняющими кольцами, с износостойкими металлическими уплотнениями, с термически стойкими уплотнениями, лабиринтными, кольцевыми, цилиндрическими, с химически стойкими уплотнениями, в виде полых уплотнений, нагнетаемых жидкостями и газами.

Полости и рабочие элементы дополнительно снабжены износостойкими уплотняющими элементами, которые могут быть выполнены линейными, радиальными, цилиндрическими или иной формы в зависимости от формы полостей и рабочих элементов.

Детали заявляемого устройства нагнетания жидкости или газов могут быть выполнены из металлов, керамики, сплавов, резины, эластомеров, полимеров, пластмассы, иных материалов, а также из их комбинаций.

Для уменьшения трения, увеличения износостойкости или температурной стойкости на поверхность элементов конструкции может быть дополнительно нанесено защитное покрытие.

Взаимодействие рабочих элементов и отверстий заключается в том, что крайнее положение каждого рабочего элемента внутри полости совпадает с положением отверстия крышки, в котором соответствующая полость открыта. Таким образом, одно из отверстий настроено на всасывание, а другое отверстие на выталкивание рабочей среды из планшайбы.

Заявляемый способ по первому варианту может быть реализован с помощью устройства по первому варианту, которое поясняется следующими чертежами:

Фиг. 1- общий вид устройства нагнетания жидкости или газа по первому варианту.

Фиг. 2- устройство нагнетания жидкости или газа по первому варианту без корпуса и внешнего приводного вала.

Фиг. 3- планшайба устройства нагнетания жидкости или газа по первому варианту (вид слева).

Фиг. 4- крышка устройства нагнетания жидкости или газа по первому варианту (вид слева).

Заявляемый способ по второму варианту может быть реализован с помощью устройства по второму варианту, которое поясняется следующими чертежами:

Фиг. 5- общий вид устройства нагнетания жидкости или газа по второму варианту.

Фиг. 6- устройство нагнетания жидкости или газа по второму варианту без корпуса и внешнего приводного вала.

Фиг. 7- планшайба устройства нагнетания жидкости или газа по второму варианту (вид слева).

Фиг. 8 - крышка устройства для нагнетания жидкости или газа по второму варианту (вид слева).

Устройство нагнетания жидкости или газов по первому варианту включает размещенные в корпусе 1 с двумя проймами 2, сообщенными с пустыми нишами (не показаны на чертежах) внутри корпуса 1 неподвижную планшайбу 3 с радиально расположенными полостями 4, внешний приводной вал 5, дополнительный вал 6, при этом дополнительный вал 6 соединен с внешним приводным валом 5 с возможностью вращения посредством планетарной передачи (не обозначена на чертежах) и расположен с эксцентриситетом Δ к внешнему приводному валу 5. Полости 4 планшайбы 3 выполнены сквозными, концевые части 7 полостей 4 образуют окружность 8. Внешний приводной вал 5 расположен снаружи планшайбы 3 и выполнен с возможностью вращения соосно центру окружности 8. На дополнительном валу 6 с эксцентриситетом Δ к центру окружности 8, с торцов планшайбы 3 зеркально друг другу установлены два цилиндра 9 и 10. Каждый из цилиндров 9 и 10 выполнен с возможностью вращения вокруг центра окружности 8 и собственной оси посредством внешнего приводного вала 5. Цилиндры 9 и 10 снабжены общими равноудаленными от их центров на расстоянии Δ тремя рабочими элементами 11, 12, 13 в виде плунжеров с высотой Н, размещенными внутри полостей 4 и выполненными с возможностью возвратно-поступательного движения внутри полостей 4. Причем концевые части 7 полостей 4 образуют окружность 8 с радиусом не менее 2Δ+Н/2, где Н-высота рабочего элемента. На планшайбе 3 с торцов размещены две крышки 14 и 15. Крышка 14 выполнена с отверстием 16, выполняющим функцию впускного окна, и крышка 15 выполнена с отверстием 17, выполняющим функцию выходного окна. Крышки 14 и 15 выполнены с возможностью вращения вокруг центра окружности 8 посредством внешнего приводного вала 5 так, что каждое из отверстий 16 и 17 выполнено с возможностью поочередного взаимодействия с каждым из рабочих элементов 11, 12, 13.

Отверстие 16 предназначено для всасывания рабочей среды, а отверстие 17 для выталкивания.

Рабочие элементы 11, 12, 13 представляют собой плунжеры цилиндрической формы. Рабочие элементы 11, 12, 13 выполнены из упругого, жаропрочного, низкотемпературного, износостойкого или химически инертного материала. Рабочие элементы 11, 12, 13 прикреплены к цилиндру с помощью креплений 18, размещенных равноудаленно от центра окружности 8 на расстоянии Δ.

Проймы 2 дополнительно снабжены патрубками 19.

Устройство снабжено лабиринтными уплотнениями (не показаны на чертежах).

Полости 4 и рабочие элементы 11, 12, 13 дополнительно снабжены износостойкими уплотняющими элементами (не показаны на чертежах), которые выполнены цилиндрической формы.

Принцип работы заявляемого устройства по первому варианту заключается в последовательном всасывании, сжатии и выталкивании рабочей среды, осуществляемых за счет возвратно-поступательного движения рабочих элементов 11, 12, 13 внутри полостей 4. Таким образом, каждый рабочий элемент 11, 12 и 13 каждый осуществляют движение в одной полости 4. Вращение внешнего приводного вала 5 через планетарную передачу передает вращение дополнительному валу 6, который осуществляет вращение цилиндров 9 и 10 вокруг собственной оси цилиндров 9 и 10 с угловой скоростью со и вокруг центра окружности 8 с угловой скоростью - ω/2. Причем отношение угловой скорости вращения внешнего приводного вала 5 вокруг центра окружности 8 к угловой скорости вращения цилиндров 9 и 10 вокруг центра окружности 8 составляет 3 к 1. За счет вращения цилиндров 9 и 10 обеспечивается возвратно-поступательное движение рабочих элементов 11, 12, 13 внутри полостей 4 от центра окружности 8 к крайнему левому рабочему положению по направлению к концевой части 7 полостей 4 и обратно к центру окружности 8 и к крайнему правому рабочему положению по направлению к концевой части 7 полостей 4 и обратно. Через патрубки 19 и проймы 2 рабочая среда поступает внутрь корпуса 1, далее проходя пустые ниши, поступает через отверстия 16 и 17 внутрь полостей 4. Крышки 14 и 15 вращаются вокруг центра окружности 8 посредством внешнего приводного вала 5 так, что отверстия 16 и 17 поочередно взаимодействуют с каждым из рабочих элементов 11,12, 13 открывая и закрывая полости 4.

Отверстие 16 открывает полость 4 и рабочий элемент 11 всасывает рабочую среду в полость 4, перемещаясь из крайнего левого рабочего положения к центру окружности 8. Далее рабочие 12 и 13 поочередно осуществляют всасывание рабочей среды.

Параллельно работе отверстия 16 отверстие 17 открывает полость 4 и рабочий элемент 12 выталкивает ранее закачанную рабочую среду из полости 4, перемещаясь от центра окружности 8 к крайнему правому рабочему положению. Далее рабочие элементы 13 и 11 поочередно осуществляют выталкивание рабочей среды.

За один оборот крышек 14 и 15 и цилиндров 9 и 10 вокруг центра окружности 8, согласно заявляемым способу и устройству по первому варианту, рабочие элементы 11,12 и 13 последовательно совершают двойное количество тактов всасывания, сжатия и выталкивания по сравнению с прототипом с ходом в 2Δ. Объем нагнетания рассчитывается по следующей формуле для одной ступени:

V=n×2Δ×S, где:

n - количество рабочих элементов;

Δ - ход рабочего элемента;

S - поперечная площадь рабочего элемента.

Многоступенчатое нагнетание при соединении последовательной конструкции из вышеуказанных устройств нагнетания на одном внешнем приводном валу 5:

V общий = k×V ступени, где:

k - количество ступеней;

V ступени - объем нагнетания одной ступени Устройство нагнетания жидкости или газов по второму варианту включает размещенные в корпусе 20 с двумя проймами 21, сообщенными с пустыми нишами (не показаны на чертежах) внутри корпуса 20 неподвижную планшайбу 22 с радиально расположенными полостями 23, внешний приводной вал 24, дополнительный вал 25, при этом дополнительный вал 25 соединен с внешним приводным валом 24 с возможностью вращения посредством планетарной передачи (не обозначена на чертежах) и расположен с эксцентриситетом Δ к внешнему приводному валу 24. Полости 23 планшайбы 22 выполнены глухими, концевые части 26 полостей 23 образуют окружность 27. Внешний приводной вал 24 расположен снаружи планшайбы 22 и выполнен с возможностью вращения соосно центру окружности 27. На дополнительном валу 25 с эксцентриситетом Δ к центру окружности 27, с торца планшайбы 22 установлен цилиндр 28. Цилиндр 28 выполнен с возможностью вращения вокруг центра окружности 27 и собственной оси посредством внешнего приводного вала 24. Цилиндр 28 снабжен равноудаленными от его центра на расстоянии Δ тремя рабочими элементами 29, 30, 31 в виде плунжеров с высотой Н, размещенными внутри полостей 23 и выполненными с возможностью возвратно-поступательного движения внутри полостей 23. Причем концевые части 26 полостей 23 образуют окружность 27 с радиусом не менее 2Δ+Н/2, где Н-высота рабочего элемента. На планшайбе 22 с торца размещена крышка 32. Крышка 32 выполнена с отверстиями 33 и 34, выполняющим функцию впускного и выходного окна соответственно, и с возможностью вращения вокруг центра окружности 27 посредством внешнего приводного вала 24, так, что каждое из отверстий 33 и 34 выполнено с возможностью поочередного взаимодействия с каждым из рабочих элементов 29, 30, 31.

Отверстие 33 предназначено для всасывания рабочей среды, а отверстие 34 для выталкивания.

Рабочие элементы 29, 30, 31 представляют собой плунжеры цилиндрической формы. Рабочие элементы 29, 30, 31 выполнены из упругого, жаропрочного, низкотемпературного, износостойкого или химически инертного материала. Рабочие элементы 29, 30, 31 прикреплены к цилиндру с помощью креплений 35, размещенных равноудаленно от центра окружности 27 на расстоянии Δ.

Проймы 21 дополнительно снабжены патрубками 36.

Устройство снабжено лабиринтными уплотнениями (не показаны на чертежах).

Полости 23 и рабочие элементы 29, 30, 31 дополнительно снабжены износостойкими уплотняющими элементами (не показаны на чертежах), которые выполнены цилиндрической формы.

Принцип работы заявляемого устройства по первому варианту заключается в последовательном всасывании, сжатии и выталкивании рабочей среды, осуществляемых за счет возвратно-поступательного движения рабочих элементов 29, 30, 31 внутри полостей 23. Таким образом, один рабочий элемент 29, 30, 31 каждый осуществляют движение в одной полости 23. Вращение внешнего приводного вала 24 через планетарную передачу передает вращение дополнительному валу 25, который осуществляет вращение цилиндра 28 вокруг собственной оси цилиндра 28 с угловой скоростью со и вокруг центра окружности 27 с угловой скоростью - ω/2. Причем отношение угловой скорости вращения внешнего приводного вала 24 вокруг центра окружности 27 к угловой скорости вращения цилиндра 28 вокруг центра окружности 27 составляет 3 к 1. За счет вращения цилиндра 28 обеспечивается возвратно-поступательное движение рабочих элементов 29, 30, 31 внутри полостей 23 от центра окружности 27 к крайнему левому рабочему положению по направлению к концевой части 26 полостей 23 и обратно к центру окружности 27 и к крайнему правому рабочему положению по направлению к концевой части 26 полостей 23 и обратно. Через патрубки 36 и проймы 21 рабочая среда поступает внутрь корпуса 20, далее проходя пустые ниши, поступает через отверстия 33 и 34 внутрь полостей 23. Крышка 32 вращается вокруг центра окружности 27 посредством внешнего приводного вала 24 так, что отверстия 33 и 34 поочередно взаимодействуют с каждым из рабочих элементов 29, 30, 31 открывая и закрывая полости 23. Отверстие 33 открывает полость 23 и рабочий элемент 29 всасывает рабочую среду в полость 23, перемещаясь из крайнего левого рабочего положения к центру окружности 27. Далее рабочие 30 и 31 поочередно осуществляют всасывание рабочей среды.

Параллельно работе отверстия 33 отверстие 34 открывает полость 23 и рабочий элемент 30 выталкивает ранее закачанную рабочую среду из полости 23, перемещаясь от центра окружности 27 к крайнему правому рабочему положению. Далее рабочие элементы 31 и 29 поочередно осуществляют выталкивание рабочей среды.

За один оборот крышки 32 и цилиндра 28 вокруг центра окружности 27, согласно заявляемым способу и устройству по второму варианту, рабочие элементы 29, 30 и 31 последовательно совершают двойное количество тактов всасывания, сжатия и выталкивания по сравнению с прототипом с ходом в 2Δ.

Объем нагнетания рассчитывается по следующей формуле для одной ступени:

V=n2Δ×S, где:

n - количество рабочих элементов;

Δ - ход рабочего элемента;

S - поперечная площадь рабочего элемента.

Многоступенчатое нагнетание при соединении последовательной конструкции из вышеуказанных устройств нагнетания на одном внешнем приводном валу 5:

V общий = k×V ступени, где:

k - количество ступеней;

V ступени - объем нагнетания одной ступени

Таким образом, заявляемая группа изобретений позволяет достичь следующего технического результата - повышение КПД перекачки жидкости или газа при высоких давлениях за счет увеличения объема нагнетания.

Группа изобретений относится к области машиностроения и может быть использована в гидравлических машинах, насосах, компрессорах, водометах и двигателях для нагнетания жидкости или газов. Способ нагнетания жидкости или газов заключается в последовательном всасывании, сжатии и выталкивании рабочей среды внутри корпуса 1, обеспечиваемых за счет возвратно-поступательного движения рабочих элементов, которое осуществляется посредством вращения цилиндров вокруг центра окружности и собственной оси. Движение рабочей среды осуществляют через отверстия за счет поочередного взаимодействия каждого отверстия с каждым из рабочих элементов. Устройство нагнетания жидкости или газов включает размещенные в корпусе 1 неподвижную планшайбу 3 с радиально расположенными полостями. Концевые части полостей образуют окружность и, по крайней мере, два рабочих элемента, размещенных внутри полостей. На планшайбе 3 расположены цилиндры, которые снабжены равноудаленными от их центров рабочими элементами, а с торцов размещены две крышки с отверстиями. Каждое из отверстий выполнено с возможностью поочередного взаимодействия с каждым из рабочих элементов. Группа изобретений направлена на повышение КПД перекачки жидкости или газа при высоких давлениях за счет увеличения объема нагнетания. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ нагнетания жидкости или газов, заключающийся в последовательном всасывании, сжатии и выталкивании рабочей среды внутри корпуса, снабженного пустыми нишами, сообщенными с проймами в корпусе, при этом всасывание, сжатие и выталкивание осуществляют за счет возвратно-поступательного движения рабочих элементов, выполненных в виде плунжеров, рабочие элементы размещены внутри радиально расположенных полостей неподвижной планшайбы, причем концевые части полостей образуют окружность, отличающийся тем, что всасывание, сжатие и выталкивание осуществляют за счет возвратно-поступательного движения рабочих элементов с высотой Н, установленных на двух цилиндрах на расстоянии Δ от их центра, полости выполнены сквозными, концевые части полостей образуют окружность радиусом не менее 2Δ+Н/2, где Н - высота рабочего элемента, а цилиндры установлены на дополнительном валу зеркально друг другу с торцов планшайбы с эксцентриситетом Δ к центру окружности, при этом возвратно-поступательное движение рабочих элементов осуществляется посредством вращения цилиндров вокруг центра окружности и собственной оси, вращение цилиндров осуществляют посредством вращения внешнего приводного вала соосно центру окружности, причем внешний приводной вал соединен с дополнительным валом с возможностью вращения так, что дополнительный вал расположен с эксцентриситетом Δ к внешнему приводному валу, на планшайбе с торцов размещены две крышки, каждая из крышек выполнена с отверстием, выполняющим функцию впускного или выходного окна, и с возможностью вращения вокруг центра окружности посредством вращения внешнего приводного вала, при этом движение рабочей среды осуществляют через отверстия за счет поочередного взаимодействия каждого отверстия с каждым из рабочих элементов и далее через пустые ниши корпуса в сообщенные с ними проймы корпуса наружу.

2. Способ нагнетания жидкости или газов по п. 1, отличающийся тем, что вращение цилиндра осуществляют посредством вращения внешнего приводного вала соосно центру окружности, причем внешний приводной вал соединен с дополнительным валом с возможностью вращения посредством планетарной передачи и/или вариаторной передачи.

3. Устройство нагнетания жидкости или газов, включающее размещенные в корпусе неподвижную планшайбу с радиально расположенными полостями, причем концевые части полостей образуют окружность и, по крайней мере, два рабочих элемента в виде плунжеров, размещенных внутри полостей и выполненных с возможностью возвратно-поступательного движения внутри них, а корпус выполнен с, по меньшей мере, двумя проймами, сообщенными с пустыми нишами внутри корпуса, отличающееся тем, что дополнительно включает размещенные в корпусе внешний приводной вал, дополнительный вал, при этом дополнительный вал соединен с внешним приводным валом с возможностью вращения и расположен с эксцентриситетом Δ к внешнему приводному валу, полости планшайбы выполнены сквозными, внешний приводной вал расположен снаружи планшайбы и выполнен с возможностью вращения соосно центру окружности, на дополнительном валу с эксцентриситетом Δ к центру окружности, с торцов планшайбы зеркально друг другу установлены два цилиндра, каждый из цилиндров выполнен с возможностью вращения вокруг центра окружности и собственной оси посредством внешнего приводного вала, цилиндры снабжены общими равноудаленными от их центров на расстоянии Δ рабочими элементами с высотой Н, причем концевые части полостей образуют окружность с радиусом не менее 2Δ+Н/2, где Н - высота рабочего элемента, на планшайбе с торцов размещены две крышки, каждая из крышек выполнена с отверстием, выполняющим функцию впускного или выходного окна, и с возможностью вращения вокруг центра окружности посредством внешнего приводного вала так, что каждое из отверстий выполнено с возможностью поочередного взаимодействия с каждым из рабочих элементов.

4. Устройство нагнетания жидкости или газов по п. 3, отличающееся тем, что внешний приводной вал соединен с дополнительным валом с возможностью вращения посредством планетарной передачи и/или вариаторной передачи.

5. Устройство нагнетания жидкости или газов по п. 3, отличающееся тем, что плунжеры выполнены цилиндрической формы.

6. Устройство нагнетания жидкости или газов по п. 3, отличающееся тем, что рабочие элементы прикреплены к цилиндру с помощью креплений, размещенных равноудаленно от центра окружности на расстоянии Δ.

7. Способ нагнетания жидкости или газов, заключающийся в последовательном всасывании, сжатии и выталкивании рабочей среды внутри корпуса, снабженного пустыми нишами, сообщенными с проймами в корпусе, при этом всасывание, сжатие и выталкивание осуществляют за счет возвратно-поступательного движения рабочих элементов, выполненных в виде плунжеров, рабочие элементы размещены внутри радиально расположенных полостей неподвижной планшайбы, причем концевые части полостей образуют окружность, отличающийся тем, что всасывание, сжатие и выталкивание осуществляют за счет возвратно-поступательного движения рабочих элементов с высотой Н, установленных на цилиндре на расстоянии Δ от его центра, полости выполнены глухими, концевые части полостей образуют окружность радиусом не менее 2Δ+Н/2, где Н - высота рабочего элемента, а цилиндр установлен с торца планшайбы на дополнительном валу с эксцентриситетом Δ к центру окружности, при этом возвратно-поступательное движение рабочих элементов осуществляется посредством вращения цилиндра вокруг центра окружности и собственной оси, вращение цилиндра осуществляют посредством вращения внешнего приводного вала соосно центру окружности, причем внешний приводной вал соединен с дополнительным валом с возможностью вращения так, что дополнительный вал расположен с эксцентриситетом Δ к внешнему приводному валу, на планшайбе с торца размещена крышка, крышка выполнена с, по крайней мере, двумя отверстиями, выполняющими функцию впускного и выходного окна, и с возможностью вращения вокруг центра окружности посредством вращения внешнего приводного вала, при этом движение рабочей среды осуществляют через отверстия за счет поочередного взаимодействия каждого отверстия с каждым из рабочих элементов и далее через пустые ниши корпуса в сообщенные с ними проймы корпуса наружу.

8. Способ нагнетания жидкости или газов по п. 7, отличающийся тем, что вращение цилиндра осуществляют посредством вращения внешнего приводного вала соосно центру окружности, причем внешний приводной вал соединен с дополнительным валом с возможностью вращения посредством планетарной передачи и/или вариаторной передачи.

9. Устройство нагнетания жидкости или газов, включающее размещенные в корпусе неподвижную планшайбу с радиально расположенными полостями, причем концевые части полостей образуют окружность и, по крайней мере, два рабочих элемента в виде плунжеров, размещенных внутри полостей и выполненных с возможностью возвратно-поступательного движения внутри них, а корпус выполнен с, по меньшей мере, двумя проймами, сообщенными с пустыми нишами внутри корпуса, отличающееся тем, что дополнительно включает размещенные в корпусе внешний приводной вал, дополнительный вал, при этом дополнительный вал соединен с внешним приводным валом с возможностью вращения и расположен с эксцентриситетом Δ к внешнему приводному валу, полости планшайбы выполнены глухими, концевые части полостей образуют окружность, внешний приводной вал расположен снаружи планшайбы и выполнен с возможностью вращения соосно центру окружности, на дополнительном валу с эксцентриситетом Δ к центру окружности, с торца планшайбы установлен цилиндр, цилиндр выполнен с возможностью вращения вокруг центра окружности и собственной оси посредством внешнего приводного вала, цилиндр снабжен равноудаленными от его центра на расстоянии Δ, по крайней мере, двумя рабочими элементами в виде плунжеров с высотой Н, размещенными внутри полостей и выполненными с возможностью возвратно-поступательного движения внутри них, причем концевые части полостей образуют окружность с радиусом не менее 2Δ+Н/2, где Н - высота рабочего элемента, на планшайбе с торца размещена крышка, крышка выполнена с, по крайней мере, двумя отверстиями, выполняющими функцию впускного и выходного окна, и с возможностью вращения вокруг центра окружности посредством внешнего приводного вала так, что каждое из отверстий выполнено с возможностью поочередного взаимодействия с каждым из рабочих элементов.

10. Устройство нагнетания жидкости или газов по п. 9, отличающееся тем, что внешний приводной вал соединен с дополнительным валом с возможностью вращения посредством планетарной передачи и/или вариаторной передачи.

11. Устройство нагнетания жидкости или газов по п. 9, отличающееся тем, что плунжеры выполнены цилиндрической формы.

12. Устройство нагнетания жидкости или газов по п. 9, отличающееся тем, что рабочие элементы прикреплены к цилиндру с помощью креплений, размещенных равноудаленно от центра окружности на расстоянии Δ.