РОТАЦИОННО-ПЛАСТИНЧАТАЯ МАШИНА Российский патент 2023 года по МПК F01C1/344 F04C2/344 

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности к компрессорным машинам, детандерам, насосам, двигателям и т.д., выполненным в роторном исполнении объемного принципа действия.

Известна конструкция пластинчатого компрессора с вращающимся цилиндром [Пат. MY128861. Rotary compressor.] в работе которого предложена конструкция многопластинчатой машины, при этом одна из пластин ротора закреплена на цилиндре и тем самым приводит во вращение цилиндр вместе с ротором. Другие пластины работают традиционно для данного типа машин. Результатом моделирования авторов работы [Sarip, A.R.Theoretical Study of a Novel Multi Vane Rotary Compressor / A. R.Sarip, M. N.Musa // International Compressor Engineering Conference], является снижение механического трения на 45%.

Недостатками данной конструкции являются необходимость установки подшипниковых узлов, обеспечивающих вращение цилиндра, больших размеров, которые воспринимают нагрузки не только от пластин, но и от давления газа в цилиндре, при этом возникают трудности по организации ввода (вывода) рабочей среды в цилиндр, так как это возможно только с торцов цилиндра.

Наиболее близким аналогом (прототипом) по технической сущности и достигаемому эффекту является ротационно-пластинчатая машина [Пат. 901629A1, F04C 2/344, F04C 18/344. Ротационно-пластинчатая машина], которая содержит корпус с торцовыми крышками и эксцентрично установленный в нем ротор, имеющий, по крайней мере, одну пластину, снабженную торцевыми выступами, расположенными на подшипниках в крышках корпуса.

Указанная конструкция ротационно-пластинчатой машины позволяет существенно уменьшить мощность трения, применять подшипники сравнительно небольших размеров, которые вынесены за пределы работы камеры и не воспринимают нагрузки от давления газа в цилиндре, при этом данная схема позволяет реализовать традиционные решения по газораспределению в цилиндре.

Недостаток прототипа: различные частоты вращения ротора и подшипников, определяемые режимными и конструктивными факторами работы машины, при этом минимальные потери на трение достигаются только при одинаковых частотах вращения ротора и подшипников.

Технической задачей данного изобретения является снижение потерь мощности на механическое трение за счет синхронизации частоты вращении ротора и подшипников.

Указанная техническая задача решается тем, что в подшипниках дополнительно размещены втулки, каждая из которых содержит, по крайней мере, один выступающий шип, а в роторе выполнен, по крайней мере, один дополнительный радиальный паз, причём выступающий шип каждой из втулок размещён в дополнительном пазу, при этом подшипники расположены коаксиально корпусу машины.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен изометрический вид ротационно-пластинчатой машины. На фиг. 2 показан вид спереди ротационно-пластинчатой машины со скрытой торцевой крышкой 11 (фиг. 1). На фиг. 3 показан продольный разрез ротационно-пластинчатой машины, демонстрирующий конструктивные особенности синхронизирующей втулки 3. На фиг. 4 показан вид спереди ротационно-пластинчатой машины со скрытой торцевой крышкой 11 (фиг. 1), пластины которой содержат вставки 12 из легко истираемого материала «Фторопласт-4».

Ротационно-пластинчатая машина (фиг. 1, 2, 3, 4) состоит из корпуса 7, который имеет входной 8 и выходной 9 патрубки и две торцевые крышки 11. Внутри корпуса 7 эксцентрично расположен ротор 6 с пазами, содержащими пластины 1, каждая из которых снабжена торцевыми выступами, расположенными на подшипниках 2 в торцевых крышках 11. Между разгрузочными подшипниками 2 и торцевыми выступами пластин 1 находятся две синхронизирующие втулки 3, каждая из которых содержит, по крайней мере, один выступающий шип 4, а ротор, по крайней мере, один дополнительный паз 5, причём выступающий шип каждой из втулок размещён в дополнительном пазу.

При этом каждая из пластин может содержать вставку 12, размещенную на поверхности смежной поверхности корпуса и выполненную из легко истираемого материала, например «Фторопласт-4» (фиг. 4).

Заявленная конструкция работает следующим образом (фиг. 1, 2, 3). При вращении ротора 6, под действием центробежных сил, пластины 1 своими торцевыми выступами прижимаются к поверхностям втулок 3, зафиксированных на подшипниках 2. Между смежными поверхностями цилиндра и пластин имеется микрозазор. В результате применения синхронизирующих втулок частота вращения ротора 6, втулок 3 и пластин 1 будет одинаковой. В этом случае разница скоростей взаимодействующих поверхностей втулок и торцевых выступов пластин, вращающихся относительно различных осей будет минимальна и, соответственно, будут минимальны связанные с ними потери на механическое трение.

Такая конструкция машины позволяет обеспечить минимальный микрозазор между пластиной 1 и корпусом 7. При работе машины, в результате трения торцевых выступов пластин 1 о стенки втулок 3 и их износа возможно касание пластин 1 о корпус 7, что приведет к большим потерям на механическое трение и к снижению эффективности работы машины. Выполнение микрозазоров между пластинами 1 и корпусом 7 больших размеров, приведет к большим перетечкам рабочего тела в корпусе 7 машины и к снижению эффективности ее работы. Применение вставок 12 из легко истираемого материала «Фторопласт-4» на поверхностях трения пластин 1 смежных поверхности корпуса 7, позволяет автоматически обеспечивать минимальные микрозазоры между пластинами 1 и корпусом 7, при этом вся нагрузка, действующая на пластины 1 будет восприниматься втулками 3.

Технический результат - снижение потерь мощности на механическое трение за счет синхронизации частоты вращении ротора и подшипников.

Изобретение относится к энергетическому машиностроению. Ротационно-пластинчатая машина содержит корпус (7) с торцевыми крышками и эксцентрично установленный в нем ротор (6), имеющий по крайней мере одну пластину (1), снабженную торцевыми выступами, расположенными на подшипниках (2) в крышках корпуса (7). В подшипниках дополнительно размещены втулки (3), каждая из которых содержит по крайней мере один выступающий шип (4). В роторе (6) выполнен по крайней мере один дополнительный паз (5). Выступающий шип (4) каждой из втулок (3) размещён в дополнительном пазу (5). Подшипники (2) расположены коаксиально корпусу (7) машины. Технический результат заключается в снижении потерь мощности на механическое трение за счет синхронизации частот вращения ротора и подшипников. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Ротационно-пластинчатая машина, содержащая корпус с торцевыми крышками и эксцентрично установленный в нем ротор, имеющий, по крайней мере, одну пластину, снабженную торцевыми выступами, расположенными на подшипниках в крышках корпуса, отличающаяся тем, что с целью синхронизации частоты вращении ротора и подшипников, для снижения механического трения в роторно-пластинчатой машине, в подшипниках дополнительно размещены втулки, каждая из которых содержит, по крайней мере, один выступающий шип, а в роторе выполнен, по крайней мере, один дополнительный паз, причём выступающий шип каждой из втулок размещён в дополнительном пазу, при этом подшипники расположены коаксиально корпусу машины.

2. Ротационно-пластинчатая машина по п. 1, отличающаяся тем, что каждая из пластин содержит вставку, размещенную на поверхности пластины смежной поверхности корпуса и выполненную из легко истираемого материала «Фторопласт-4».