роторная машина с внутренним зацеплением (варианты)

Формула изобретения

1. Роторная машина с внутренним зацеплением, содержащая корпус с цилиндрической полостью и каналами всасывания и нагнетания рабочей среды и, по меньшей мере, одной осевой выемкой, выполненной в зоне нагнетания рабочей среды на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, коаксиально размещенный внутри последней внешний ротор с внутренними зубьями и рабочими окнами во впадинах его зубьев, установленный внутри внешнего ротора с эксцентриситетом, внутренний ротор, жестко закрепленный на валу и снабженный внешними зубьями, при этом между зубьями и впадинами обоих роторов образованы камеры всасывания и камеры нагнетания, сообщенные соответственно с каналом всасывания и каналом нагнетания и с цилиндрической полостью корпуса, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна из выемок выполнена в зоне полного зацепления зуба внутреннего ротора с зубьями внешнего ротора и сообщена с цилиндрической полостью корпуса, причем ширина каждой выемки в поперечном сечении полости корпуса выполнена превышающей ширину рабочего окна во впадинах внешнего ротора, а один из ее торцов удален от радиальной оси, проходящей через зуб внутреннего ротора, находящегося в полном зацеплении с зубьями внешнего ротора, на угловое расстояние, равное или меньшее половины углового шага зубьев внешнего ротора, и направление вращения внутреннего ротора в зоне полного зацепления обоих роторов выполнено противоположным направлению движения потока рабочей среды из канала всасывания в канал нагнетания.

2. Роторная машина по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна выемка выполнена на части ширины внутренней цилиндрической поверхности корпуса.

3. Роторная машина по п.2, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна из выемок, размещенная в зоне полного зацепления роторов, выполнена с одинаковой глубиной по всей ширине ее поперечного сечения, причем торец выемки, расположенный со стороны канала нагнетания рабочей среды, размещен с примыканием к основанию зуба внешнего ротора, ограничивающего рабочее окно во впадинах его зубьев, и удален от радиальной оси зуба внутреннего ротора, находящегося в полном зацеплении с внешним ротором, на меньшее расстояние по сравнению с противоположным торцом выемки, размещенным со стороны канала всасывания рабочей среды, и сообщен с цилиндрической полостью корпуса.

4. Роторная машина по п.2, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна из выемок, размещенная в зоне полного зацепления роторов, выполнена с переменной глубиной по всей ширине ее поперечного сечения, плавно увеличивающейся в направлении канала нагнетания рабочей среды, причем торец выемки со стороны последнего выполнен открытым и сообщен с полостью корпуса, а противоположный торец выемки выполнен плавно сопряженным с внутренней поверхностью цилиндрической полости корпуса.

5. Роторная машина по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна из выемок, размещенная в зоне полного зацепления ротора, выполнена сквозной по всей ширине внутренней цилиндрической поверхности корпуса с открытыми в осевом направлении торцами, сообщенными с каналом нагнетания рабочей среды.

6. Роторная машина по п.2, отличающаяся тем, что внутренняя цилиндрическая поверхность корпуса образована гильзой.

7. Роторная машина по п.6, отличающаяся тем, что гильза дополнительно снабжена окном всасывания и окном нагнетания, центрально установленными и сообщенными с каналами всасывания и нагнетания соответственно.

8. Роторная машина по п.5, отличающаяся тем, что сквозных выемок выполнено две, каждая из которых размещена с обеих сторон относительно окна нагнетания гильзы.

9. Роторная машина по п.6, отличающаяся тем, что гильза выполнена в виде замкнутого кольца.

10. Роторная машина по п.6, отличающаяся тем, что гильза выполнена в виде кольца с зазором по периметру, размещенным в зоне канала нагнетания рабочей среды, а величина этого зазора выполнена превышающей величину рабочего окна во впадинах зубьев внешнего ротора.

11. Роторная машина по п.6, отличающаяся тем, что гильза жестко связана с корпусом посредством клея.

12. Роторная машина с внутренним зацеплением, содержащая корпус с цилиндрической полостью, снабженной каналами всасывания и нагнетания рабочей среды и, по меньшей мере, одной осевой выемкой, выполненной в зоне нагнетания рабочей среды на части ширины внутренней цилиндрической поверхности корпуса, коаксиально размещенный внутри последней внешний ротор с внутренними зубьями и рабочими окнами во впадинах его зубьев, установленный внутри внешнего ротора с эксцентриситетом внутренний ротор, жестко закрепленный на валу и снабженный внешними зубьями, при этом между зубьями и впадинами обоих роторов образованы камеры всасывания и камеры нагнетания, сообщенные соответственно с каналом всасывания и каналом нагнетания и с цилиндрической полостью корпуса, отличающаяся тем, что одна из выемок выполнена в зоне полного зацепления зуба внутреннего ротора с зубьями внешнего ротора, другая выемка размещена в диаметрально противоположной зоне примыкания зубьев внутреннего и внешнего роторов и сообщена с цилиндрической полостью корпуса, причем ширина каждой выемки в поперечном сечении полости корпуса выполнена превышающей ширину рабочего окна во впадинах внешнего ротора, а один из ее торцов удален от радиальной оси, проходящей через зуб внутреннего ротора, находящегося в полном зацеплении с зубьями внешнего ротора, на угловое расстояние, равное или меньшее половины углового шага зубьев внешнего ротора, и направление вращения внутреннего ротора в зоне полного зацепления обоих роторов выполнено противоположным направлению движения потока рабочей среды из канала всасывания в канал нагнетания.

13. Роторная машина по п.12, отличающаяся тем, что выемка, размещенная в зоне примыкания зуба внутреннего ротора к зубу внешнего ротора, выполнена с переменной глубиной по всей ширине ее поперечного сечения, плавно увеличивающейся в направлении канала нагнетания рабочей среды, причем торец выемки со стороны последнего выполнен открытым и сообщен с цилиндрической полостью корпуса.

14. Роторная машина по п.12, отличающаяся тем, что выемка, размещенная в зоне полного зацепления зубьев обоих роторов, плавно сопряжена обоими торцами с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса, центр радиуса которой размещен на радиальной оси зуба внутреннего ротора, находящегося в полном зацеплении с зубьями внешнего ротора, а выемка, размещенная в зоне примыкания зуба внутреннего ротора к зубу внешнего ротора, выполнена с переменной глубиной по всей ширине ее поперечного сечения, плавно увеличивающейся в направлении канала всасывания рабочей среды, причем торец выемки со стороны последнего выполнен открытым и сообщен с цилиндрической полостью корпуса.

15. Роторная машина по п.12, отличающаяся тем, что внутренняя цилиндрическая поверхность корпуса образована гильзой.

16. Роторная машина по п.12, отличающаяся тем, что гильза дополнительно снабжена окном всасывания и окном нагнетания, центрально установленными и сообщенными с каналами всасывания и нагнетания соответственно.

17. Роторная машина по п.12, отличающаяся тем, что гильза выполнена в виде замкнутого кольца.

18. Роторная машина по п.12, отличающаяся тем, что гильза выполнена в виде кольца с зазором по периметру, размещенным в зоне канала нагнетания рабочей среды, а величина этого зазора выполнена превышающей величину рабочего окна во впадинах зубьев внешнего ротора.

19. Роторная машина по п.12, отличающаяся тем, что гильза жестко связана с корпусом посредством клея.

20. Роторная машина с внутренним зацеплением, содержащая корпус с цилиндрической полостью, снабженной каналом всасывания и каналом нагнетания рабочей среды и, по меньшей мере, одной осевой выемкой, выполненной в зоне нагнетания рабочей среды на части ширины внутренней цилиндрической поверхности корпуса, коаксиально размещенный внутри последней внешний ротор с внутренними зубьями и рабочими окнами во впадинах его зубьев, установленный внутри внешнего ротора с эксцентриситетом внутренний ротор, жестко закрепленный на валу и снабженный внешними зубьями, при этом между зубьями и впадинами обоих роторов образованы камеры всасывания и камеры нагнетания, сообщенные соответственно с каналом всасывания и каналом нагнетания и с цилиндрической полостью корпуса, отличающаяся тем, что одна из выемок выполнена в зоне полного зацепления зуба внутреннего ротора с зубьями внешнего ротора, а две другие выемки выполнены в диаметрально противоположной зоне примыкания зубьев внутреннего и внешнего роторов и размещены симметрично радиальной оси, проходящей через зуб внутреннего ротора при полном зацеплении обоих роторов, причем оба торца симметрично расположенных выемок, наиболее удаленные от этой радиальной оси, сообщены с цилиндрической полостью корпуса, причем ширина каждой выемки в поперечном сечении полости корпуса выполнена превышающей ширину рабочего окна во впадинах внешнего ротора, а один из ее торцов удален от радиальной оси, проходящей через зуб внутреннего ротора, находящегося в полном зацеплении с зубьями внешнего ротора, на угловое расстояние, равное или меньшее половины углового шага зубьев внешнего ротора, и направление вращения внутреннего ротора в зоне полного зацепления обоих роторов выполнено противоположным направлению движения потока рабочей среды из канала всасывания в канал нагнетания.

21. Роторная машина по п.20, отличающаяся тем, что выемка, размещенная в зоне полного зацепления зубьев обоих роторов, плавно сопряжена обоими торцами с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса, центр радиуса которой размещен на радиальной оси зуба внутреннего ротора, находящегося в полном зацеплении с внешним ротором, а каждая из выемок, размещенная симметрично относительно указанной радиальной оси зуба внутреннего ротора в зоне примыкания зуба внутреннего ротора к зубу внешнего ротора одним своим торцом со стороны указанной радиальной оси, плавно сопряжена с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса, а противоположный торец выполнен открытым и сообщен с цилиндрической полостью корпуса.

22. Роторная машина по п.20, отличающаяся тем, что внутренняя цилиндрическая поверхность корпуса образована гильзой.

23. Роторная машина по п.20, отличающаяся тем, что гильза дополнительно снабжена окном всасывания и окном нагнетания, центрально установленными и сообщенными с каналами всасывания и нагнетания соответственно.

24. Роторная машина по п.20, отличающаяся тем, что гильза выполнена в виде замкнутого кольца.

25. Роторная машина по п.20, отличающаяся тем, что гильза выполнена в виде кольца с зазором по периметру, размещенным в зоне канала нагнетания рабочей среды, а величина этого зазора выполнена превышающей величину рабочего окна во впадинах зубьев внешнего ротора.

26. Роторная машина по п.20, отличающаяся тем, что гильза жестко связана с корпусом посредством клея.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, в частности к гидромашинам объемного вытеснения, а именно к гидравлическим двигателям и насосам с внутренним зацеплением роторов, в частности к мультифазному их использованию.

Из патентной литературы известна роторная машина с внутренним зацеплением, содержащая корпус с цилиндрической полостью и каналами всасывания и нагнетания рабочей среды и, по меньшей мере, одной осевой выемкой, выполненной в зоне нагнетания рабочей среды на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, коаксиально размещенный внутри последней внешний ротор с внутренними зубьями и рабочими окнами во впадинах его зубьев, установленный внутри внешнего ротора с эксцентриситетом внутренний ротор, жестко закрепленный на валу и снабженный внешними зубьями, при этом между зубьями и впадинами обоих роторов образованы камеры всасывания и камеры нагнетания, сообщенные соответственно с каналом всасывания и каналом нагнетания и с цилиндрической полостью корпуса. Корпус роторной машины закрыт с двух сторон торцевыми крышками, а между торцевыми крышками и торцами внешнего ротора установлены кольцевые торцевые диски с примыканием к последним и с возможностью вращения вокруг оси внешнего ротора на подшипниках (SU 1714164 А2, 23.02.1992, F01C 1/14). Данная машина принята в качестве ближайшего аналога для всех трех вариантов предлагаемого изобретения.

В указанной роторной машине на внутренней цилиндрической поверхности корпуса расположены замкнутые кольцевые проточки, а в перемычке между каналами всасывания и нагнетания выполнены осевые выемки, соединяющие кольцевые проточки между собой и с каналом, подводящим уплотняющую жидкость снаружи корпуса. В результате обеспечивается уменьшение внутренних перетечек в машине и, как следствие, достигается повышение КПД машины. Однако конфигурация и расположение выемок в известном техническом решении не позволяет повысить надежность и долговечность эксплуатации предлагаемой роторной машины, поскольку известным выполнением указанных канавок не достигается разгрузка опор роторов и межзубного пространства этих роторов.

Задача изобретения состоит в повышении надежности и долговечности эксплуатации машины путем разгрузки опор обоих роторов от усилий, возникающих от давления нагнетания рабочей среды и снижения давления в межзубных объемах этих роторов, а также в повышении эффективности уплотнений опор между полостью нагнетания и полостью системы смазки.

Для решения поставленной задачи с достижением заявленного технического результата в роторной машине с внутренним зацеплением по первому варианту, содержащей корпус с цилиндрической полостью и каналами всасывания и нагнетания рабочей среды и, по меньшей мере, одной осевой выемкой, ограниченной цилиндрической поверхностью и выполненной в зоне нагнетания рабочей среды на внутренней цилиндрической поверхности полости корпуса, коаксиально размещенный внутри последней внешний ротор с внутренними зубьями и рабочими окнами во впадинах его зубьев, установленный внутри внешнего ротора с эксцентриситетом внутренний ротор, жестко закрепленный на валу и снабженный внешними зубьями, при этом между зубьями и впадинами обоих роторов образованы камеры всасывания и камеры нагнетания, сообщенные соответственно с каналом всасывания и каналом нагнетания и с цилиндрической полостью корпуса, согласно изобретению, по меньшей мере, одна из выемок выполнена в зоне полного зацепления зуба внутреннего ротора с зубьями внешнего ротора и сообщена с цилиндрической полостью корпуса, причем ширина каждой выемки в поперечном сечении полости корпуса выполнена превышающей ширину рабочего окна во впадинах внешнего ротора, а один из ее торцов удален от радиальной оси, проходящей через зуб внутреннего ротора, находящегося в полном зацеплении с зубьями внешнего ротора, на угловое расстояние, равное или меньшее половины углового шага зубьев внешнего ротора, и направление вращения внутреннего ротора в зоне полного зацепления обоих роторов выполнено противоположным направлению движения потока рабочей среды из канала всасывания в канал нагнетания.

Кроме того, по меньшей мере, одна выемка может быть выполнена на части ширины внутренней цилиндрической поверхности корпуса.

Кроме того, по меньшей мере, одна из выемок, размещенная в зоне полного зацепления роторов, может быть выполнена с одинаковой глубиной по всей ширине ее поперечного сечения, причем торец выемки, расположенный со стороны канала нагнетания рабочей среды, может быть размещен с примыканием к основанию зуба внешнего ротора, ограничивающего рабочее окно во впадинах его зубьев, и удален от радиальной оси зуба внутреннего ротора, находящегося в полном зацеплении с внешним ротором, на меньшее расстояние по сравнению с противоположным торцом выемки, размещенным со стороны канала всасывания рабочей среды, и сообщен с цилиндрической полостью корпуса.

Кроме того, по меньшей мере, одна из выемок, размещенная в зоне полного зацепления роторов, выполнена с переменной глубиной по всей ширине ее поперечного сечения, плавно увеличивающейся в направлении канала нагнетания рабочей среды, причем торец выемки со стороны последнего выполнен открытым и сообщен с полостью корпуса, а противоположный торец выемки выполнен плавно сопряженным с внутренней поверхностью цилиндрической полости корпуса.

Кроме того, по меньшей мере, одна из выемок, размещенная в зоне полного зацепления ротора, может быть выполнена сквозной по всей ширине внутренней цилиндрической поверхности корпуса с открытыми в осевом направлении торцами, сообщенными с каналом нагнетания рабочей среды.

Кроме того, внутренняя цилиндрическая поверхность корпуса может быть образована гильзой.

Кроме того, гильза может быть дополнительно снабжена окном всасывания и окном нагнетания, центрально установленными и сообщенными с каналами всасывания и нагнетания соответственно.

Кроме того, сквозных выемок может быть выполнено две, каждая из которых размещена с обеих сторон относительно окна нагнетания гильзы.

Кроме того, гильза может быть выполнена в виде замкнутого кольца.

Кроме того, гильза может быть выполнена в виде кольца с зазором по периметру, размещенным в зоне канала нагнетания рабочей среды, а величина этого зазора выполнена превышающей величину рабочего окна во впадинах зубьев внешнего ротора.

Кроме того, гильза может быть жестко связана с корпусом посредством клея.

Для решения поставленной задачи с достижением заявленного технического результата в роторной машине с внутренним зацеплением по второму варианту, содержащей корпус с цилиндрической полостью, снабженной каналами всасывания и нагнетания рабочей среды и, по меньшей мере, одной осевой выемкой, ограниченной цилиндрической поверхностью и выполненной в зоне нагнетания рабочей среды на части ширины внутренней цилиндрической поверхности полости корпуса, коаксиально размещенный внутри последней внешний ротор с внутренними зубьями и рабочими окнами во впадинах его зубьев, установленный внутри внешнего ротора с эксцентриситетом внутренний ротор, жестко закрепленный на валу и снабженный внешними зубьями, при этом между зубьями и впадинами обоих роторов образованы камеры всасывания и камеры нагнетания, сообщенные соответственно с каналом всасывания и каналом нагнетания и с цилиндрической полостью корпуса, согласно изобретению одна из выемок выполнена в зоне полного зацепления зуба внутреннего ротора с зубьями внешнего ротора, другая выемка размещена в диаметрально противоположной зоне примыкания зубьев внутреннего и внешнего роторов и сообщена с цилиндрической полостью корпуса, причем ширина каждой выемки в поперечном сечении полости корпуса выполнена превышающей ширину рабочего окна во впадинах внешнего ротора, а один из ее торцов удален от радиальной оси, проходящей через зуб внутреннего ротора, находящегося в полном зацеплении с зубьями внешнего ротора, на угловое расстояние, равное или меньшее половины углового шага зубьев внешнего ротора, и направление вращения внутреннего ротора в зоне полного зацепления обоих роторов выполнено противоположным направлению движения потока рабочей среды из канала всасывания в канал нагнетания.

Кроме того, выемка, размещенная в зоне примыкания зуба внутреннего ротора к зубу внешнего ротора, может быть выполнена с переменной глубиной по всей ширине ее поперечного сечения, плавно увеличивающейся в направлении канала нагнетания рабочей среды, причем торец выемки со стороны последнего выполнен открытым и сообщен с цилиндрической полостью корпуса.

Кроме того, выемка, размещенная в зоне полного зацепления зубьев обоих роторов, может быть плавно сопряжена обоими торцами с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса, центр радиуса которой может быть размещен на радиальной оси зуба внутреннего ротора, находящегося в полном зацеплении с зубьями внешнего ротора, а выемка, размещенная в зоне примыкания зуба внутреннего ротора к зубу внешнего ротора, выполнена с переменной глубиной по всей ширине ее поперечного сечения, плавно увеличивающейся в направлении канала всасывания рабочей среды, причем торец выемки со стороны последнего выполнен открытым и сообщен с цилиндрической полостью корпуса.

Кроме того, внутренняя цилиндрическая поверхность корпуса может быть образована гильзой.

Кроме того, гильза может быть дополнительно снабжена окном всасывания и окном нагнетания, центрально установленными и сообщенными с каналами всасывания и нагнетания соответственно.

Кроме того, гильза может быть выполнена в виде замкнутого кольца.

Кроме того, гильза может быть выполнена в виде кольца с зазором по периметру, размещенным в зоне канала нагнетания рабочей среды, а величина этого зазора выполнена превышающей величину рабочего окна во впадинах зубьев внешнего ротора.

Кроме того, гильза может быть жестко связана с корпусом посредством клея.

Для решения поставленной задачи с достижением заявленного технического результата в роторной машине с внутренним зацеплением по третьему варианту, содержащей корпус с цилиндрической полостью, снабженной каналом всасывания и каналом нагнетания рабочей среды и, по меньшей мере, одной осевой выемкой, ограниченной цилиндрической поверхностью и выполненной в зоне нагнетания рабочей среды на части ширины внутренней цилиндрической поверхности полости корпуса, коаксиально размещенный внутри последней внешний ротор с внутренними зубьями и рабочими окнами во впадинах его зубьев, установленный внутри внешнего ротора с эксцентриситетом внутренний ротор, жестко закрепленный на валу и снабженный внешними зубьями, при этом между зубьями и впадинами обоих роторов образованы камеры всасывания и камеры нагнетания, сообщенные соответственно с каналом всасывания и каналом нагнетания и с цилиндрической полостью корпуса, согласно изобретению одна из выемок выполнена в зоне полного зацепления зуба внутреннего ротора с зубьями внешнего ротора, а две другие выемки выполнены в диаметрально противоположной зоне примыкания зубьев внутреннего и внешнего роторов и размещены симметрично радиальной оси, проходящей через зуб внутреннего ротора при полном зацеплении обоих роторов, причем оба торца симметрично расположенных выемок, наиболее удаленные от этой радиальной оси, сообщены с цилиндрической полостью корпуса, причем ширина каждой выемки в поперечном сечении полости корпуса выполнена превышающей ширину рабочего окна во впадинах внешнего ротора, а один из ее торцов удален от радиальной оси, проходящей через зуб внутреннего ротора, находящегося в полном зацеплении с зубьями внешнего ротора, на угловое расстояние, равное или меньшее половины углового шага зубьев внешнего ротора, и направление вращения внутреннего ротора в зоне полного зацепления обоих роторов выполнено противоположным направлению движения потока рабочей среды из канала всасывания в канал нагнетания.

Кроме того, выемка, размещенная в зоне полного зацепления зубьев обоих роторов, может быть плавно сопряжена обоими торцами с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса, центр радиуса которой может быть размещен на радиальной оси зуба внутреннего ротора, находящегося в полном зацеплении с внешним ротором, а каждая из выемок, размещенная симметрично относительно указанной радиальной оси зуба внутреннего ротора в зоне примыкания зуба внутреннего ротора к зубу внешнего ротора, одним своим торцом со стороны указанной радиальной оси, плавно сопряжена с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса, а противоположный торец выполнен открытым и сообщен с цилиндрической полостью корпуса.

Кроме того, внутренняя цилиндрическая поверхность корпуса может быть образована гильзой.

Кроме того, гильза дополнительно может быть снабжена окном всасывания и окном нагнетания, центрально установленными и сообщенными с каналами всасывания и нагнетания соответственно.

Кроме того, гильза может быть выполнена в виде замкнутого кольца.

Кроме того, гильза может быть выполнена в виде кольца с зазором по периметру, размещенным в зоне канала нагнетания рабочей среды, а величина этого зазора выполнена превышающей величину рабочего окна во впадинах зубьев внешнего ротора.

Кроме того, гильза может быть жестко связана с корпусом посредством клея.

Сущность изобретения поясняется графически.

На фиг.1 изображен продольной разрез роторной машины (первый вариант).

На фиг.2 - поперечный разрез роторной машины, в корпусе которой установлена гильза со сквозной осевой выемкой, выполненной с одинаковой глубиной по всей ширине внутренней цилиндрической поверхности полости корпуса в зоне полного зацепления обоих роторов.

На фиг.3 - фрагмент продольного разреза роторной машины, представленной на фиг.2.

На фиг.4 - поперечный разрез гильзы роторной машины с осевой выемкой, выполненной с одинаковой глубиной по всей ширине ее поперечного сечения.

На фиг.5 - продольный разрез гильзы роторной машины с осевой сквозной выемкой, размещенной по всей ширине внутренней цилиндрической поверхности полости корпуса.

На фиг.6 - фрагмент продольного сечения роторной машины, в корпусе которой установлена гильза с осевой выемкой, выполненной с одинаковой глубиной на части ширины внутренней цилиндрической поверхности полости корпуса, в зоне полного зацепления роторов.

На фиг.7 - продольный разрез гильзы корпуса роторной машины с осевой выемкой, размещенной на части ширины цилиндрической полости корпуса в зоне полного зацепления обоих роторов с одинаковой глубиной по ширине ее поперечного сечения по стрелке "А".

На фиг.8 - поперечный разрез роторной машины, в корпусе которой установлена гильза, снабженная сквозными осевыми выемками, размещенными с обеих сторон относительно канала нагнетания рабочей среды и с одинаковой глубиной по ширине их поперечного сечения.

На фиг.9 - поперечный разрез гильзы роторной машины, представленной на фиг.8.

На фиг.10 показан продольный разрез гильзы роторной машины, представленной на фиг.9.

На фиг.11 - поперечный разрез роторной машины, в корпусе которой установлена гильза с осевой выемкой, выполненной с переменной глубиной по ширине ее поперечного сечения в зоне полного зацепления обоих роторов.

На фиг.12 - поперечный разрез гильзы корпуса роторной машины с осевой выемкой, размещенной в зоне полного зацепления обоих роторов и выполненной с переменной глубиной по ширине ее поперечного сечения.

На фиг.13 - продольный разрез гильзы корпуса роторной машины с выемкой, размещенной в зоне полного зацепления обоих роторов и выполненной с переменной глубиной по ширине ее поперечного сечения.

На фиг.14 показан поперечный разрез роторной машины, в корпусе которой установлена гильза с двумя осевыми выемками (второй вариант).

На фиг.15 - продольный разрез гильзы роторной машины, представленной на фиг.14, вид по стрелке "А".

На фиг.16 - продольный разрез гильзы роторной машины, представленной на фиг.14, вид по стрелке "В".

На фиг.17 - поперечный разрез роторной машины, в корпусе которой установлена гильза с несколькими выемками (третий вариант).

На фиг.18 - продольный разрез гильзы роторной машины, представленной на фиг.17, вид по стрелке "А" на зону примыкания зубьев обоих роторов, причем обе выемки выполнены на части ширины внутренней цилиндрической поверхности полости корпуса.

На фиг.19 - продольный разрез гильзы роторной машины, представленной на фиг.17, вид по стрелке "А" на зону примыкания зубьев обоих роторов, причем одна из выемок выполнена сквозной, а другая - на части ширины внутренней цилиндрической поверхности корпуса.

На фиг.20 - поперечный разрез роторной машины, в корпусе которой установлена гильза в виде кольца с зазором по периметру, выполненному в зоне канала нагнетания рабочей среды.

На фиг.21 - поперечный разрез гильзы корпуса роторной машины, представленной на фиг.20.

На фиг.22 - продольный разрез гильзы корпуса роторной машины, представленной на фиг.20, вид по стрелке "А".

Роторная машина с внутренним зацеплением содержит корпус 1 с цилиндрической полостью 2 и каналами всасывания 3 и нагнетания 4 рабочей среды и, по меньшей мере, одну осевую выемку 5, выполненную на внутренней цилиндрической поверхности 6 полости 2 корпуса 1 в зоне нагнетания рабочей среды.

Каждая осевая выемка 5 в поперечном сечении корпуса 1 ограничена цилиндрической поверхностью 7.

Внутри цилиндрической полости 2 корпуса 1 коаксиально размещен внешний ротор 8 с внутренними зубьями 9 и рабочими окнами 10 во впадинах его зубьев. Внутри внешнего ротора 8 с эксцентриситетом "е" установлен внутренний ротор 11 с внешними зубьями 12. Внутренний ротор 11 жестко закреплен на валу 13, который может быть приводным. Между зубьями и впадинами обоих роторов образованы камеры всасывания 14 и камеры нагнетания 15, сообщенные соответственно с каналом всасывания 3 и каналом нагнетания 4 и с цилиндрической полостью 2 корпуса 1.

По первому варианту изобретения, по меньшей мере, одна из выемок 5 выполнена в зоне "С" полного зацепления зуба 12 внутреннего ротора 11 с зубьями 9 внешнего ротора 8 и сообщена с цилиндрической полостью 2 корпуса 1. Ширина каждой выемки в поперечном сечении корпуса 1 выполнена превышающей ширину рабочего окна 10 во впадинах внешнего ротора 8. Направление вращения внутреннего ротора 11 в зоне полного зацепления обоих роторов выполнено противоположным направлению движения потока рабочей среды из канала всасывания 3 в канал нагнетания 4.

По второму варианту изобретения, одна из осевых выемок 5 выполнена в зоне "С" полного зацепления обоих роторов 8 и 11, а другая осевая выемка 16 выполнена в диаметрально противоположной зоне "Д" примыкания зубьев 9 и 12 обоих роторов 8 и 11 и сообщена с цилиндрической полостью 2 корпуса 1.

По третьему варианту изобретения, одна из осевых выемок 5 выполнена в зоне "С" полного зацепления обоих роторов 8 и 11, а две другие осевые выемки 16 и 17 выполнены в зоне "Д" примыкания зубьев 9 и 12 обоих ротор 8 и 11 и выполнены симметрично радиальной оси 18, причем торцы 19 и 20 симметрично расположенных выемок 16 и 17, наиболее удаленных от этой радиальной оси 18, выполнены открытыми и сообщены с цилиндрической полостью 2 корпуса 1. Торцы 21 и 22 выемок 16 и 17, расположенные со стороны радиальной оси 18, выполнены с плавным сопряжением с внутренней поверхностью 6 цилиндрической полости 2 корпуса 1.

Выемка 5 и выемки 16 и 17 расположены в зоне канала 4 нагнетания, предпочтительно в зоне "С" полного зацепления обоих роторов и/или в зоне "Д" примыкания зубьев этих роторов.

Цилиндрическая поверхность 7 выемки может быть выполнена как сосной с внешним ротором 8 с образованием выемки с одинаковой глубиной по всей ширине ее в поперечном сечении полости 2 корпуса 1, так и несоосной с внешним ротором 8 с образованием, по меньшей мере, одной выемки с переменной глубиной по всей ширине ее в поперечном сечении полости 2 корпуса 1.

Осевые выемки могут быть сопряжены, по меньшей мере, одним торцом внутренней цилиндрической поверхностью 6 полости 2 корпуса 1.

Осевая выемка может быть одной сквозной по всей ширине цилиндрической полости 2 корпуса 1 или может состоять из двух выемок, расположенных по обе стороны от канала нагнетания 4 рабочей среды.

Корпус 1 роторной машины может быть снабжен гильзой 23, установленной внутри его цилиндрической полости 6 и снабженной окном 24 нагнетания и окном 25 всасывания. Каждая из выемок 5, 16, 17 размещена в такой гильзе 28.

Торец 26 выемки 5, расположенный со стороны канала нагнетания 4 в зоне нагнетания рабочей среды машины, размещен с примыканием к основанию 27 зуба 9 внешнего ротора 8, ограничивающего рабочее окно 10 во впадинах его зубьев 9 и удален от радиальной оси 18 зуба 12 внутреннего ротора 11, находящегося в полном зацеплении обоих роторов, на меньшее расстояние по сравнению с противоположным торцом 28 выемки, размещенным со стороны канала 3 всасывания рабочей среды и сообщенным с полостью корпуса 1.

Гильза 23 может быть выполнена в виде замкнутого кольца.

Гильза 23 может быть выполнена в виде кольца с зазором 29 по периметру, причем зазор 29 размещен в зоне канала 4 нагнетания рабочей среды.

При работе машины в режиме насоса вал 13, являющийся в данном случае ведущим, приводит во вращение внутренний ротор 11, который посредством внутреннего зацепления своих зубьев 12 с зубьями 9 внешнего ротора 8 приводит последний во вращательное движение. При вращении роторов машины рабочий объем камеры 14 расширяется. Рабочая среда через канал 3 всасывания поступает в камеру 14 всасывания, ограниченную поверхностями зубьев обоих роторов и внутренней поверхностью 6 цилиндрической полости 2 корпуса 1 и представляющую собой замкнутое межзубное пространство, не связанное с цилиндрической полостью 2 корпуса 1. После заполнения межзубного пространства рабочая среда поступает в осевую выемку 5, и/или 16, и/или 17. При этом происходит дальнейшее расширение рабочего объема, а следовательно, снижение давления воздействия рабочей среды. В процессе работы в насосном режиме рабочий объем камер нагнетания 4 снижается и рабочая среда поступает к потребителю.

Сообщение каждой осевой выемки с полостью 2 корпуса 1 осуществлено посредством выполнения открытого торца выемки в поперечном сечении полости корпуса 1.

При работе машины на опоры его ротора постоянно воздействует разница давлений рабочей среды в камерах нагнетания и камерах всасывания. Величина ее зависит от расположения осевых выемок на внутренней поверхности цилиндрической полости корпуса.

При выполнении выемки сквозной в зоне канала нагнетания или при сообщении выемки с каналом нагнетания давление нагнетания устанавливается в картерной цилиндрической полости и при этом осуществляется разгрузка опор ротора, а также повышается эффективность уплотнений, поскольку обеспечивается практически нулевой перепад давления на уплотнениях опор между полостью нагнетания и полостью системы смазки.

Сквозная выемка, не сообщенная с полостью нагнетания, позволяет снизить давление только в межзубном пространстве.

Выполнение в зоне "Д" двух коротких выемок, не сообщенных с каналом нагнетания, обеспечивает более ранее нагнетание рабочей среды (фиг.18).

При выполнении сквозной выемки, сообщенной с каналом нагнетания и размещенной в зоне "Д", обеспечивается разгрузка опор роторов и повышается эффективность уплотнений (фиг.19).

Выполнение торца выемки открытым со стороны канала всасывания позволяет получить гарантированное наполнение межзубного пространства, т.е. обеспечить его дозарядку рабочей средой, причем с увеличением ширины выемки, выполненной с открытым торцом со стороны канала всасывания, полнота дозарядки рабочей средой увеличивается, что позволяет также повысить К.П.Д. машины.

При выполнении нескольких выемок, две из которых размещены в зоне "Д" и выполнены с открытыми в противоположных направлениях торцами, обеспечивается разгрузка опор роторов и повышается эффективность уплотнений опор между полостью нагнетания и полостью системы смазки. Давление в межзубном пространстве роторов при этом не снижается.

При работе машины в режиме гидродвигателя рабочая среда подается под давлением в расширяющиеся рабочие камеры 14 всасывания и приводит во вращение вокруг оси своей внешний ротор, а затем посредством внутреннего зацепления ротора с зубьями внутреннего ротора приводит во вращательное движение вал 12. При этом объем рабочих камер нагнетания 15 уменьшается и рабочая среда вытесняется из них.

Предлагаемая роторная машина успешно прошла испытания и готовится к внедрению на нефтеразработках.

Применение предлагаемой машины позволит повысить надежность и долговечность ее эксплуатации как при работе на нагрузочных, так и пусковых режимах путем разгрузки опор обоих роторов от усилий, возникающих от давления нагнетания рабочей среды, а также путем снижения гидравлического давления межзубных объемов этих роторов при сохранении надежного уплотнения подшипниковых опор ротора.