Пластинчатая машина многократного действия Советский патент 1978 года по МПК F04C1/16 F04C15/02 F01C21/12 

1

Изобретение относится к объемным преобразователям энергии и может быт применено как насос, компрессор или двигатель, использующих в качестве рабочего тела жидкость или газ, в различных отраслях народного хозяйства.

Известны насосы и гидромоторы многократного действия 1,содержащив статор с профилированной направляющей и ротор, несущий пластины, установленные под заданным углом одна относительно другой и с возможностью радиального перемещения, неподвижные распределительные диски с окнами образующие совместно рабочие камеры переменного объема с зонами всасьшания и нагнетания, разделенные зонами переноса. При работе машины в режиме двигателя зоны всасывания и нагнетания будут соответственно зонами нагнетания и слива.

Зоны переноса здесь необходимы, чтобы не допускать прямого соединения всасывающей и нагнетательной магистралей через рабочую камеру, поскольку угловые размеры окон всасывания и нагнетания равны угловым размерам соответствующих зон профиля статора. Наличие зон переноса приводит к неэффективному использованию объема машины.

Известна пластинчатая машина многократного действия 2 , содержащая статор и ротор, образующие рабочие камеры переменного объема совместно с неподвижными распределительными дисками и пластинами, установленными под заданным углом друг относительно друга и с возможностью радиального перемещения, профилированную направляющую в виде замкнутой кривой переменного радиуса с выступами и впадинами, взаимодействующую с пластинам. и образующую зоны всасывания, граничащие с зонами нагнетания.

Однако эта машина может работать только как насос.

С целью обеспечения обратимости машины, т.е. работы ее в качестве насоса и двигателя, профилированная направляющая закреплена на статоре, пластины установлены в роторе, а распределительные диски выполнены с окнами, расположенными в зонах всасывания и нагнетания, имегоадами угловые размеры меньшие угловых размеров этих зон и размещенными на расстояниях один от другого равных заданному углу между пластинами. На фиг.1 схематически изображена ,пластинчатая машина многократного де ствия с ротором, расположенным внутр статора, продольный разрез; на фиг.2 jro же, схема распределения машины с окнами, расположенными в ограничительных дисках и в теле статора; на фиг.З - то же, поперечный разрез; на фиг.4 - машина со статором, распо ложенным внутри ротора, поперечный разрез. Пластинчатая машина многократного действия содержит корпус 1 с дном 2 и крышкой 3, в котором размещены неподвижный статор 4 с профилированной направляющей 5 в виде замкнутой кривой переменного радиуса с выступами би впадинами 7, внутри которого соосно расположен ротор 8, жестко сидящий на валу 9. В роторе 8 расположены под заданным углом одна относительно другой и с возможностью радиального перемещения подпружиненные или поджатые давлением рабочей среды пластины 10, находящиеся в контак те с профилированной направляющей 5. С обоих торцов статора 4 установлены распределительные диски 11 и 12, фик сируемые относительно татора штифтом 13. Статор 4 с профилированной направляющей 5, ротор 8 с пластинами 10 и распределительные диски образуют рабочие камеры 14, зоны 15 всасывания которых граничат с зонами 16 нагнетания. Полости всасывания (нагнетания)17 И нагнетания (слива) 18 выполнены соответственно в дне 2 и крышке 3 корпуса 1 в виде кольцевых расточек. Распределительные диски выполнены с окнами всасывания (нагнетания) 19 и нагнетания (слива) 20, соединенными соответственно со всасывающе (нагнетательной) 21 и нагнетательной (сливной) 22 магистралями. В скобках указаны наименования при работе машины в режиме двигателя. Расположение окон всасывания 19 И нагнетания 20 определяется формой профиля направляющей 5. Выполнение распределительных OKOEI с угловыми размерами ,0/ К-1. 2)60 V2m а 2«Яср/ где - угловой размер окна в градусах;К - число выступов профиля, одновременно попадающих в рабочую камеШ - число выступов или впадин про филя ; 2 - число пластин; Ь - толщина пластины; средний радиус профиля статора, обеспечивает автоматическое соединение рабочих камер с полостями всасывания (нагнетания) и нагнетания (слива), причем предпочтительным является . Угловые размеры окон всасывания и нагнетания меньше угловых размеров зон всасывания и нагнетания. При нулевом перекрытии угол а между соседними пластинами равен уг луу2 между соседними окнами. Цикл всасывания и нагнетанияпроисходит в каждой камере независимо от остальных камер. Целесообразной конструкцией машины является такая, при которой между парой соседних пластин (в одной рабочей камере) может быть расположен только один выступ (или одна впадина) профиля. При этом должно выполняться условие Z 2 m . Для уменьшения пульсации следует выбирать 2i некратно 2 m , числа 2, и 2iri взаимно простые. Кроме представленного на фиг.2 варианта расположения распределительных окон, последние могут быть расположены только в Ограничительных дисках. Возможны варианты конструкции, при которых распределительные окна расположены только в теле статора, а также варианты, когда один вид окон, например окна всасывания (нагнетания) , расположен в дисках, а другой (окна нагнетания или слива) - расположены в теле ротора. В режиме насоса машина работает следующим образом. При вращении вала 9 начинает вращаться ротор 8 вместе с пластинами 10. Вращающиеся рабочие камеры 1Ч проходят мимо выступов 6 и впадин 7 направляющих 5 статора 4, которые меняют объем рабочих камер на величину, показанную на фиг.З и фиг.4 двойной штриховкой. При увеличении объема камеры рабочая среда из полости всасывания 21 через окно 19 в диске 11 попадает в рабочую камеру 14. Процесс всасывания начинается в момент прохождения оси симметрии рабочей камеры через ось симметрии выступа 6 и продолжается до прохождения оси камеры через ось симметрии впадины 7, носле чего в рабочей камере начинается процесс нагнетания. На протяжении всего времени всасывания окно 19 всасывания, расположенное в диске 11, cot-.диняет рабочую камеру с полостью 17 всасывания. По окончании процесса всасывания рабочая камера выходит из зоны расположения окна 19, отсоединяясь от полости 17. Примерно в этот момент в зависимости от величины и знака перекрытия процессов всасывания и нагнетания рабочая камера оказывается в зоне расположения окна 20 нагнетания в диске 12, соединяясь с полостью нагнетания 18, что обеспечивает вытеснение из камеры рабочей среды на протяжении процесса нагнетания. Процесс нагнетания начинается в момент прохождения оси симметрии камеры через ось симметрии впадины 7 профилированной

направляющей 5 и продолжается до момента прохождения оси камеры через ось симметрии выступа.

В режиме двигателя машина работает следующим образом.

Рабочая среда под давлением нагнетания подается из магистрали 21 через окно 19 в диске.11 и в статоре 4 в рабочую камеру. Если ось симметрии выступа 6 или впадины 7 профилированной направляющей 5 статора 4 не совпадает с осью- симметрии камеры, то в результате действия сил давления на пластины в камере возникает крутящий момент, приложенный к ротору 8 и направленный в сторону той из двух соседних пластин, ограничивающих рабочую камеру, вылет которой в рассматриваемый момент времени больше. Система распределения автоматически обеспечивает возникновение крутящих моментов одного знака в отдельных камерах, сравнительно равномерно расположенных по окружности ротора. Остальные камеры системой распределения (окнами 20 в диске 12) соединены со сливной магистралью 22.

Крутящие моменты суммируются на роторе 8 двигателя и передаются на вал 9. Вращение ротора 8 приводит к перемещению рабочих камер 14 мимо окон 19 и 20, что обеспечивает последовательное переключение каждой камеры от нагнетания к сливу и наоборот в момент прохождения оси симметрии камеры через ось- симметрии выступа б или впадины 7 профилированной направляющей 5 статора. Крутящий момент изменяется в каждой камере от нуля до максимума, а затем вновь до нуля, после чего камера переключается на слив. Так как крутящий момент на валу 9 получается в результате суммирования периодически изменяющихся моментов, возникающих в каждой камере, то и полный момент на вгшу 9 явявляется периодически меняющейся величиной .

Изменением направления потока рабочей среды обеспечивается реверсивность машины.

Формула изобретения

Пластинчатая машина многократного действия, содержащая статор и ротор, образующие рабочие камеры переменного объема совместно с неподвижными распределительными дисками и пластинами, установленными под заданным углом одна относительно другой и с возможностью радиального перемещения, профилированную направляющую в виде замкнутой кривой переменного радиуса с выступами и впадинами, взаимодействующую с пластинами и образующую зоны всасывания, граничащие с зоной нагнетания, отлич ающаяся тем, что, с целью обеспечения обратимости машины, профилированная направляющая закреплена на статоре, пластины установлены в роторе, а распределительные диски выполнены с окнами, расположенными в зонах всасывания и нагнетания, имеющими угловые размеры меньшие угловых размеров этих зон и размещенными на расстояниях друг от друга равных заданному углу между пластинами.

Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе:

1.Зайченко И.З., Мышлевский Л.М. Пластинчатые насосы и гидромоторы , М., 1970, с. 128-132, рис.84.

2.Авторское свидетельство СССР 482566, кл. F 04 С 1/16, 1971.