двухсекционная роторная объемная машина

Формула изобретения

Двухсекционная роторная объемная машина, содержащая двухсекционный корпус с внутренней цилиндрической поверхностью в каждой секции, образующей полость рабочей секции, и с впускным и выпускным окнами для перемещения рабочей среды через указанную полость, установленный в корпусе с возможностью вращения ротор с двумя лопастями, по одному в каждой секции, радиально вытянутыми до герметичного контакта с внутренней цилиндрической поверхностью рабочей секции, установленный в каждой секции замыкатель со сквозным пазом по всей его длине, причем ротор расположен внутри замыкателя, а лопасть выведена наружу через сквозной паз, ось вращения ротора совмещена с геометрической осью внутренней цилиндрической поверхности каждой секции, отличающаяся тем, что лопасти неподвижно закреплены на роторе, замыкатель выполнен в виде тонкостенного трубчатого элемента и свободно установлен в полости каждой секции, в стенках паза трубчатого элемента размещены элементы герметичного примыкания этих стенок к рабочим поверхностям лопасти, выполненной с, по крайней мере, одной вогнутой рабочей поверхностью, элементы герметичного примыкания выполнены клиновидной формы со стороны, контактирующей с этими поверхностями, лопасти на роторе смонтированы оппозитно, а полости секций сообщены между собой патрубком.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к энергетике и касается конструкции гидравлического роторного двигателя, или насоса, или гидротормоза. Изобретение может быть использовано в машиностроении, в том числе транспортном.

Известна роторная объемная машина, содержащая корпус с внутренней цилиндрической поверхностью, образующей полость рабочей секции, и с впускным и выпускным окнами для перемещения рабочей среды через указанную полость, установленный в корпусе с возможностью вращения ротор с неподвижно закрепленной на нем лопастью, радиально вытянутой до герметичного контакта с внутренней цилиндрической поверхностью рабочей секции, при этом ось вращения ротора совмещена с геометрической осью внутренней цилиндрической поверхности секции, а также свободно установленный в указанной полости секции замыкатель в виде тонкостенного трубчатого элемента со сквозным пазом по всей длине этого элемента, причем указанный ротор расположен внутри трубчатого элемента, а лопасть выведена наружу через сквозной паз, в стенках которого размещены элементы герметичного примыкания этих стенок к рабочим поверхностям лопасти (RU, патент №2180710, F 04 C 2/344, опубл. 20.03.2002).

Недостатком данной машины является то, в машине использована плоская лопасть. В связи с этим для обеспечения герметичности между лопастью и замыкателем использованы элементы примыкания с достаточно развитой площадью контакта, что в процессе длительной работы машины приводит к износу этих элементов и протечке рабочей среды в полость замыкателя.

Известна двухсекционная роторная объемная машина, содержащая двухсекционный корпус с внутренней цилиндрической поверхностью в каждой секции, образующей полость рабочей секции, и с впускными и выпускными окнами для перемещения рабочей среды через указанную полость, установленный в корпусе с возможностью вращения ротор с двумя лопастями по одному в каждой секции, радиально вытянутыми до герметичного контакта с внутренней цилиндрической поверхностью рабочей секции, установленный в каждой секции замыкатель со сквозным пазом по всей его длине, причем ротор расположен внутри замыкателя, а лопасть выведена наружу через сквозной паз, ось вращения ротора совмещена с геометрической осью внутренней цилиндрической поверхности каждой секции (US №1658803, F 04 C 18/324, опубл. 14.02.1928).

Данное техническое решение принято в качестве прототипа для заявленного объекта.

Недостатком данной известной машины является слабая герметизация между лопастью и замыкателем.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по обеспечению надежного линейного контакта лопасти с замыкателем для снижения износа элементов примыкания, а также по обеспечению полного оборота вращения ротора под воздействием рабочей среды (режим гидромотора) или для воздействия на рабочую среду (режим гидронасоса).

Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении эксплуатационных надежности и срока службы роторной объемной машины.

Указанный результат достигается тем, что в роторной объемной машине, содержащей двухсекционный корпус с внутренней цилиндрической поверхностью в каждой секции, образующей полость рабочей секции, и с впускным и выпускным окнами для перемещения рабочей среды через указанную полость, установленный в корпусе с возможностью вращения ротор с неподвижно закрепленными на нем двумя лопастями, радиально вытянутыми до герметичного контакта с внутренней цилиндрической поверхностью рабочей секции, при этом ось вращения ротора совмещена с геометрической осью внутренней цилиндрической поверхности каждой секции, а также свободно установленный в указанной полости каждой секции замыкатель в виде тонкостенного трубчатого элемента со сквозным пазом по всей длине этого элемента, причем указанный ротор расположен внутри трубчатого элемента, а лопасть выведена наружу через сквозной паз, в стенках которого размещены элементы герметичного примыкания этих стенок к рабочим поверхностям лопасти, лопасть выполнена с, по крайней мере, одной вогнутой рабочей поверхностью, элементы герметичного примыкания выполнены клиновидной формы со стороны, контактирующей с этими поверхностями, лопасти на роторе смонтированы оппозитно, а полости секций сообщены между собой патрубком.

Указанные признаки существенны и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата.

На фиг.1 - поперечный разрез схематично представленной одной секции двухсекционной роторной объемной машины;

фиг.2 - продольный разрез двухсекционной роторной объемной машины.

Согласно настоящему изобретению одна секция двухсекционной роторной объемной машины (фиг.1, 2) содержит корпус 1 с внутренней цилиндрической поверхностью 2, образующей полость рабочей секции, и с впускным 3 и выпускным 4 окнами для перемещения рабочей среды, например рабочую жидкость, через указанную полость. В корпусе с возможностью вращения установлен ротор 5 с неподвижно закрепленной на нем лопастью 6, радиально вытянутой до герметичного контакта с внутренней цилиндрической поверхностью рабочей секции. Герметичность этого контакта обеспечивается известными средствами, например подпружиненным в сторону внутренней поверхности уплотнительным элементом. Ось вращения ротора совмещена с геометрической осью внутренней цилиндрической поверхности секции.

В указанной полости секции свободно установлен замыкатель в виде тонкостенного трубчатого элемента 7 со сквозным пазом по всей длине этого элемента, причем указанный ротор 5 расположен внутри трубчатого элемента, а лопасть выведена наружу через этот сквозной паз. В стенках трубчатого элемента 7, образующих паз, размещены элементы герметичного примыкания 8 этих стенок к рабочим поверхностям лопасти. Элементы примыкания могут быть подпружинены в сторону контакта с лопастью.

Для обеспечения линейного контакта при сохранении герметичности лопасть выполнена с одной или двумя вогнутыми рабочими поверхностями 9, а элементы герметичного примыкания 8 выполнены клиновидной формы со стороны, контактирующей с этими поверхностями.

Так как поверхность лопасти выполнена вогнутой, то при перемещении замыкателя по лопасти в контакт с его клиновидными элементами вступают отдельные участки вогнутой поверхности. По мере их износа процесс взаимодействия этих элементов с лопастью продолжает нести линейный характер, что обеспечивает повышение эксплуатационных надежности и срока службы роторной объемной машины. При линейном характере взаимодействия изнашиваемость существенно уменьшается, а за счет того, что участки контакта постоянно сменяются, то есть происходит перемещение точки контакта по сечению вогнутой лопасти, то процесс износа до потери герметичности практически сравнивается со сроком службы самой машины.

Повышение надежности и долговечности роторной машины такой конструкции может быть обеспечено выполнением замыкателя из упругодеформируемого материала, обеспечивающего постоянное прижатие клиновидных элементов примыкания к поверхностям лопасти.

Работа такой роторной машины ничем не отличается от работы любой известной роторной машины в части вытеснения рабочей жидкости. Настоящее изобретение рассмотрено на примере односекционной машины. Но для функционирования машины необходимо, чтобы были две секции (фиг.2) в паре при оппозитном расположении лопастей, при этом первая секция должна быть сообщена патрубком с второй секцией. Излишнее наращивание секций до 3-х, 4-х не требуется, так как при 2-х секциях полностью решается задача принудительного вращения ротора (если режим гидромотора) с заданной скоростью, силой давления и т.д. без клапанов и прочих деталей.

При вращении ротора 5 по часовой стрелке через впускное окно происходит заполнение полости за перемещающейся лопастью рабочей средой. При переходе через нижнюю точку разделения впускного и выпускного окон лопасть оказывает давление на рабочую среду и выдавливает ее через выпускное отверстие. Изменение объема внутри корпуса осуществляется с помощью замыкателя.

Комбинируя секциями, например наращивая их количество, можно сформировать многосекционные роторные машины (примеры не рассматриваются в известности данного принципа построения многосекционных машин объемного вытеснения).

Настоящее изобретение промышленно применимо, так как может быть реализовано с использованием технологий, обычно применяемых при производстве роторных объемных машин.