Роторная машина Паутова Советский патент 1992 года по МПК F01C1/344 

Ё

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для перекачивания рабочей среды. Цель - повышение производительности. Это достигается тем, что роторная машина содержит корпус, ротор с радиальными пазами и размещенными в них разделительными пластинами, неподвижный цилиндрический диск с профильной канавкой, в которой с зазором между собой установлены два кольцевых магнита, а также уплотнительный узел вала. В роторе также выполнены кольцевая проточка и сквозные отверстия, в которых расположены штоки, на последних закреплены пласти- ны и рычаги с плоскими магнитами, размещенными в профильной канавке между кольцевыми магнитами. Уплотнительный узел выполнен в виде двух кольцевых магнитол роводов и размещенного между ними кольцевого магнита и магнитной жидкости. 6 ил

Изобретение относится к аппаратам, применяемым для измерения расхода газа или жидкости в качестве пневматического двигателя, компрессора, вакуумного насоса, детандера.

Цель изобретения - повышение производительности.

Нафиг.1 изображена роторная машина, продольный разрез; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З - корпус, разрез, на фиг.4 - ротор; на фиг.5 - конструкция разделительной пластины в аксонометрии; на фиг.6 - узел герметизации.

Корпус 1 выполнен в виде цилиндрического стакана, в центре которого выточен вал 2, имеющий резьбу для установки и фиксации ротора 3. В нижней части корпуса размещены входной 4 и выходной 5 патрубки. Ротор 3 выполнен в виде цилиндрического диска с кольцевой проточкой и отверстием в центре для установки на неподвижный вал 2. Ротор 3 снабжен радиальными пазами 8, в которых размещены разделительные пластины 9, и сообщенными с радиальными пазами 8 сквозными отверстиями, в которых размещены штоки 11. Кольцевая проточка ротора 3 выполнена на одном уровне с входным и выходным патрубками и образует с расточкой корпуса канал 6 для движения рабочей среды. С противоположной входу-выходу стороны в этом канале установлена заглушка 7. Радиальные пазы 8 выполнены в теле ротора снизу.

Конструкция разделительной пластины в сборе состоит из собственно пластины 9 толщиной 2-3 мм и штока 11, в нижней части которого выполнен паз, соответствующий толщине пластины 9. Пластина 9 установлена в паз и проварена. В верхней части штока имеется резьба для установки фиксатора положения пластины 9. Конструкция разделительной пластины в сборе установлена в

VI

GJ CJ ON

паз ротора 3 снизу, крайнее нижнее положение пластины 9 зафиксировано гайкой 12, при этом зазор между нижней кромкой пластины 9 и корпусом 1 составляет 0,01- 0,03 мм. На штоке 11 пластины 9 жестко закреплен рычаг 13, свободный конец которого снабжен магнитом 14,

Механизм осевого перемещения .пластин выполнен в виде неподвижного установленного на вал 2 цилиндрического диска 15 с кольцевой профильной канавкой, в которой с зазором между собой размещены два кольцевых магнита 16. Положение профильной канавки на диске различно по высоте диска. Самое верхнее положение канавки размещено над заглушкой 7, самое нижнее положение - в зоне между входным 4 и выходным 5 патрубками. От входного 4 до выходного 5 патрубка профильная канавка расположена в горизонтальной плоскости.

Для передачи вращающегося момента на ротор 3 укреплен обод 17, имеющий на оси вал 18, выходящий наружу.

Для герметизации корпуса 1 предусмотрена крышка 19, на которой размещен узел герметизации. Узел герметизации, использующий магнитную жидкость, состоит из кольцевых (в виде дисков) магнитов 20 и двух магнитопроводов 21, охватывающих магнит с двух сторон.

Корпус 1, ротор 3 и пластины 9 изготовлены с обеспечением минимального зазора между вращающимися относительно друг друга частями.

Роторная машина работает следующим образом.

Рабочая среда поступает через входной патрубок 4 в канал 6 для движения рабочей среды, оказывает давление на разделительную пластину 9 и разворачивает ротор 3 по ходу движения. Пластины 9 при перемещении вокруг оси начинают перемещаться и в осевом направлении. В рабочей зоне между входным 4 и выходным 5 патрубками они находятся в крайнем нижнем положении и акрепляют канал 6 для движения рабочей среды. Над заглушкой 7 пластины 9 занимают крайнее верхнее положение и полностью уходят в паз 8 в теле ротора 3.

При использовании роторной машины в качестве измерителя расхода газа и жидкости измерение расхода сводится к измерению скорости вращения ротора. Зная площадь сечения калиброванного канала, реализуется простой алгоритм расчета расхода и количества.

При использовании роторной машины в качестве пневматического двигателя и детандера необходим газ высокого давления,

а при использовании в качестве компрессора и вакуумного насоса необходимы внешний привод и регулирующая арматура. Магнит, расположенный на свободном

конце рычага, и магниты, которыми снабжена профильная канавка цилиндрического диска, намагничены таким образом, что магниты диска отталкивают магнит рычага и он всегда занимает среднее положение в

профильной канавке, не касаясь при движении стенок и не испытывая трения.

Узлы герметизации, использующие магнитную жидкость, состоят из кол ьцевых магнитов и магнитопроводов, охватывающих с

двух сторон магнит и концентрирующих магнитное поле во внутренней стороне в зазоре (0,1-0,2 мм) между магнитопровода- ми. Магнитная жидкость концентрируется в зазоре с высокой напряженностью магнитного поля в виде жгута и устойчиво герметизирует зазор между валом и втулкой. Магнитная жидкость обладает максимальной вязкостью 1-10 с-Ст и практически не создает сопротивления за счет трения.

Отсутствие в предлагаемой роторной

машине трущихся частей и неравномерных центробежных сил позволяет развить высокую скорость вращения ротора и следовательно, высокую мощность.

Расположение в рабочей зоне от входного до выходного патрубка нескольких раз- делительных пластин исключает необходимость специальной герметизации зазоров между пластинами и другими деталями.

Использование магнитной жидкости и магнитных фиксаторов положения радиальной пластины обеспечивает ее вертикальное перемещение практически без трения.

Канал для движения газа или жидкости имеет равномерную постоянную геометрию по сечению, что обеспечивает постоянство термодинамического состояния рабочего вещества.

Использование роторной машины при простоте конструкции, отсутствии механических переключений клапанов обеспечивает высокую точность дозировки перекачиваемого объема, а также большой

КПД. Машину можно использовать в качестве образцового расходомера высокого газового привода при создании экологически чистого двигателя, компрессора, вакуумна- соса. Экономический эффект от использования составляет 20 тыс. рублей в год.

Формула изобретения Роторная машина, содержащая корпус с цилиндрической расточкой и входным и (выходным патрубками и установленный на

неподвижной оси ротор с радиальными пазами, в которых размещены разделительные пластины, кинематически связанные с механизмом их осевого перемещения, о т- личающаяся тем, что, с целью повышения производительности, машина снабжена штоками, связанными с разделительными пластинами и уплотнительным узлом приводного вала, ротор установлен соосно цилиндрической расточке, механизм осевого перемещения пластин выполнен в виде неподвижно установленного соосно расточке диска с кольцевой профильной канавкой, в которой с зазором между собой размещены два кольцевых магнита, и рычагов, закрепленных на штоках и снабженных

13

0

5

плоскими магнитами, установленными в зазоре между кольцевыми магнитами, профильная канавка на участке между входным и выходным патрубками выполнена со стороны ротора, а на остальном участке - со стороны приводного вала, при этом в роторе выполнены кольцевая проточка и сообщенные с радиальными пазами сквозные отверстия, в которых размещены штоки, уплотнительный узел выполнен в виде двух магнитопроводов и размещенного между н и м и-кол ь це во го магнита и магнитной жидкости, а в кольцевой проточке ротора между патрубками отвода и подвода рабочей среды по ходу вращения ротора установлена заглушка.

10 7 6

/ / /

(pus.i

р А-А

IX

фиг. 2.

фиг.З

Фиг 5

Фиг. 6