Ротационно-пластинчатая машина

 

Использование: относится к машиностроению и может быть использовано в животноводстве для создания вакуума в вакуумной системе доильной установки. Сущность изобретения: на валу в корпусе с впускным и выпускными каналами и торцовыми крышками, имеющем профилированную расточку, эксцентрично установлен ротор с пазами, попарно примыкающими на части их длины с образованием участка перекрытия пазов в средней части ротора и размещенными в них пластинами, установленными с возможностью контакта с торцовыми крышками и образованием рабочих камер. Впускной канал размещен напротив участка перекрытия пазов. Выпускные каналы размещены со стороны торцовых крышек. Длина ротора больше длины каждого паза, но меньше суммарной длины двух примыкающих пазов. Расточка выполнена в виде двух полых конусообразных овоидных геометрических тел, меньшими основаниями обращенных друг к другу, а большими - к торцевым крышкам. Ротор выполнен в виде двух равноусеченных конусов, меньшими основаниями обращенных друг к другу, пазы выполнены трапециевидными с заглублением в вал на глубину, превышающую величину эксцентриситета, пластины выполнены в виде равнобоких трапеций, большие основания которых обращены к торцовым крышкам, и имеют длину, превышающую суммарную величину эксцентриситета и выступающей над валом части ротора, а углы конусности расточки корпуса, образующей ротора и угол наклона пазов к продольной оси ротора равны. 5 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено, в частности, в животноводстве для создания вакуума в вакуумной системе доильной установки.

Известна ротационно-пластинчатая машина, содержащая статор с рабочей камерой, торцовыми крышками, снабженными расточками эксцентрично расположенного ротора с пазами, осевая длина которых больше длины ее рабочей камеры (см. например, авт.св. СССР N 1536057, кл. F 04 C 2/344, 1987).

Однако конструкция такой ротационно-пластинчатой машины обладает невысокими эксплуатационными показателями, обусловленными ее конструктивными особенностями, сложностью изготовления уплотняющего соединения: вкладыши, рабочие пластины и повышенной энергоемкостью, обусловленной невысокими ее аэродинамическими показателями.

Известна также ротационно-пластинчатая машина, содержащая корпус с внутренней профилированной расточкой, впускным и выпускными каналами и торцовыми крышками, ротор с попарно выполненными пазами, эксцентрично размещенный в корпусе, и пластины, установленные в пазах ротора с возможностью образования рабочих камер и контактирования с торцовыми крышками, причем суммарная длина пазов больше ширины рабочей камеры.

Однако описанная ротационно-пластинчатая машина несколько сложна в изготовлении продольного профиля корпуса машины, обладает значительной энергоемкостью и невысокой производительностью.

Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение эксплуатационной надежности, производительности и уменьшение энергоемкости машины.

Цель достигается тем, что ротационно-пластинчатая машина, содержащая корпус с впускным и выпускными каналами и торцовыми крышками, в профилированной расточке которого эксцентрично установлен на валу ротор с пазами, выполненными попарно примыкающими на части их длины с образованием участка-перекрытия пазов в средней части ротора и размещенными в них разделительными пластинками, причем впускной канал размещен напротив участка перекрытия пазов, а пластины установлены с возможностью образования рабочих камер и больше длины каждого паза, но меньше суммарной длины двух примыкающих пазов, а внутренняя часть профилированной проточки корпуса выполнена в виде двух полых равноусеченных овоидных конусообразных геометрических тел, соединенных между собой своими меньшими основаниями, в торцах которого расположены выпускные каналы, а ротор, выполненный в виде двух равноусеченных конусов с углами конусности, равными углу внутренней конусообразной части корпуса, соединенных своими вершинами, имеет попарно выполненные пазы, изготовленные трапециевидными с острым углом наклона относительно центра ротора, равным углу расходящихся ветвей конусообразной части корпуса, и их заглублением у торцов ротора в его вал на глубину, превышающую величину эксцентриситета с размещенными в них пластинами, выполненными в виде равнобоких трапеций, большие основания которых обращены к торцовым крышкам и изготовлены длиной, превышающей суммарную величину эксцентриситета и выступающей над валом части ротора.

По сравнению с прототипом упрощение конструкции предлагаемого устройства достигнуто за счет следующего: 1) внутренняя продольного профиля поверхность корпуса ротационно-пластинчатой машины выполнена двухпрофильной, по прямым образующим, вместо сложной гиперболоидной; 2) поверхность ротора также выполнена двухпрофильной, вместо гиперболоидной; 3) герметизация рабочей камеры производится при использовании четырех подвижных трапециевидных пластин, вместо четырех, но выполненных по криволинейным образующим: все эти изменения, упрощения произведены без снижения равнозначных показателей ротационно-пластинчатой машины.

Повышению эксплуатационной надежности ротационно-пластинчатой машины способствует выполнение выпускных каналов с боков корпуса (т.е. у торцовой его части), что значительно снижает максимальное выпускное давление за счет улучшения аэродинамических показателей машины. При проворачивании ротора и увеличении объема рабочей камеры за пластинами образуется разрежение, которое заполняется воздушной средой через впускное отверстие, расположенное в центре машины. В результате выполнения корпуса с увеличивающимся рабочим объемом к его торцовым крышкам разрежение (величина вакуума) по всему его периметру не означало, в центральной части корпуса ротационно-пластинчатой машины величина давления несколько выше нежели у его торцов. По этой причине воздушная среда, поступившая в рабочую камеру, разделяется на два потока и движется в ней более равномерно по винтовой линии от центра к периферии (к торцам корпуса), где затем через "увеличенные" выпускные (удлиненные по периметру "нерабочей" части корпуса машины) отверстия каналов выталкивается в атмосферу. Пластины при этом испытывают гораздо меньшую нагрузку прижатия к стенкам пазов ротора, что увеличивает их работоспособность. Вторым фактором повышения эксплуатационной надежности устройства является устранение условий защемления смазывающих веществ в коническом соединении: корпус - крышка. Смазывающие вещества, поступающие в рабочую камеру машины для смазки ее стенок, в случае выполнения выпускных каналов не у торцов корпуса, а за счет центробежной силы и конусно выполненных торцовых расточек корпуса накапливаются в них и при проворачивании ротора с уменьшением рабочей камеры защемляются пластинами или вкладышами, что приводит к увеличению испытываемой ими нагрузки, во втором, предлагаемом варианте, эти включенные в воздушную среду масла удаляются вместе с ней через выпускные отверстия, выполненные в местах защемления.

Увеличению производительности способствует выполнение профиля корпуса, его поперечного сечения, в виде овоида (замкнутой коробковой кривой), что позволяет увеличить объем камеры всасывания и значительно уменьшить перетечки из зоны защемления воздуха, зоны давления, в зону всасывания за счет возможности выдерживания однозначного радиального зазора, ротор - корпус.

Уменьшение энергоемкости машины также связано с выполнением профиля корпуса в виде овоида, что в целом способствует уменьшению его "нерабочих" ("переменных") объемов, напрямую связанных с уменьшением общего литража машины, прямо пропорционально влияющего на мощность, необходимую для его привода.

Признаки, указанные в отличительной части формулы изобретения достижения цели, показывают, что заявляемое техническое устройство обладает "новизной". Совокупность признаков, приведенных в сравнении свойств заявляемого и известного решений, дает основание сделать вывод, что заявляемое техническое решение обладает "существенными отличиями".

На фиг.1 схематично изображена предлагаемая ротационно-пластинчатая машина, продольный разрез; на фиг.2-5 представлены ее фрагменты.

Ротационно-пластинчатая машина содержит корпус 1, внутренняя часть которого выполнена в виду двух полых равноусеченных конусообразных овоидных геометрических тел, соединенных между собой меньшими основаниями (вершинами), впускной канал 2, выполненный в центральной части корпуса 1, и два выпускных канала 3, расположенных с торцов корпуса 1, две торцовые крышки 4, имеющие сверление 5 для подвода смазывающих веществ к подшипникам 6 и эксцентрично расположенному относительно оси корпуса 1 ротору 7. Ротор 7 выполнен в виде усеченных конусов, соединенных вместе своими вершинами с углом конусности, равным углу расходящихся ветвей внутренней конусообразной части корпуса 1.

Ротор 7 выполнен как единое целое с валом 8 и имеет попарно выполненные пазы 9, соединенные между собой в средней части ротора внахлест (см. фиг. 3), причем длина перекрытия должна быть несколько больше диаметра впускного канала 2. Пазы 9 выполнены трапециевидными с острым углом наклона относительно центра ротора 7 (см. фиг.4), равным углу расходящихся ветвей внутренней конусообразной части корпуса 1 и с заглублением у торцов ротора 7 в его вал 8 на глубину, превышающую величину эксцентриситета. В пазах 8 свободно размещены пластины 10. В целях универсализации пластин 10 и повторного их использования при выходе из строя верхней рабочей грани пластина 10 выполнена в виде равнобокой трапеции (см. фиг.5), что позволяет, перевернув ее на 180^о, сделать рабочей нижнюю грань, а в целях выполнения необходимого условия постоянного перекрытия им зазоров в соединении вал 8 - торцовые крышки 4 их большие основания, обращенные к торцовым крышкам 4 и установленные с возможностью контактирования с последним, изготовлены длиной, превышающей суммарную величину эксцентриситета и выступающей над валом части ротора. Наклонно выполненные грани пластины 10, а также пазов 9 ротора 7 в сочетании с поршневой работой пластина - паз способствует засасыванию смазывающих веществ в паз 9 при выходе пластины 10 из него, а затем выдавливания с проталкиванием как по длине от его начала к центру ротора 7, так и между пластиной и пазом ротора, что позволяет уменьшить трение пластина - паз (ротор), улучшает равномерность смазки пластина - корпус, а значит, уменьшает в целом энергоемкость привода всего вакуумного насоса.

Ротационно-пластинчатая машина работает следующим образом.

При вращении ротора 7, эксцентрично расположенного относительно оси корпуса 1, пластины 10 периодически погружаются в пазы 9 или выходят из них за счет центробежных сил, плотно прижимаясь к внутренней части овоидноконусообразного корпуса 1, скользят по его конической поверхности до контакта (соприкосновения) своих боковых граней (основания трапеций) о торцовые крышки 4, изменяя при этом объем пространства, заключенного между двумя парами параллельных пластин, расположенных рядом. Этот объем (считая от наименьшего зазора между корпусом и ротором) за один оборот ротора 7 сначала увеличивается до максимального, равного объему, заключенному между пластинами 10 и наиболее удаленной от ротора 7 частью периметра овоидного корпуса 1, создавая разрежение между пластинами 10 и на стороне всасывания, а затем уменьшается до минимального, равного объему зазора, заключенного между пластинами 10, ротором 7 и корпусом 1 (см. фиг.2).

Поступивший "засосанный" воздух через впускной канал 2, выполненный в центральной наименьшего диаметра части корпуса 1, за счет разности диаметров как ротора 7, так и корпуса 1, а значит, и разности давлений, устремляется к торцовым крышкам 4 машины, сжимается и под повышенным давлением выталкивается в атмосферу через каналы 3, расположенные с торцов корпуса 1 .

Предлагаемое изобретение позволяет не только упростить конструкцию, повысить эксплуатационную надежность, производительность ротационно-пластинчатой машины, но также снизить ее энергоемкость (результат снижения загруженности лопаток и уменьшения ее нерабочего литража, облегчить технологию изготовления деталей и уменьшить в целом стоимость всей машины.

Формула изобретения

РОТАЦИОННО-ПЛАСТИНЧАТАЯ МАШИНА, содержащая корпус с впускным и выпускными каналами и торцевыми крышками, в профилированной расточке которого эксцентрично установлен на валу ротор с пазами, выполненными попарно примыкающими на части их длины с образованием участка перекрытия пазов в средней части ротора и размещенными в них пластинами, причем впускной канал размещен напротив участка перекрытия пазов, а пластины установлены с возможностью контакта с торцевыми крышками и образованием рабочих камер, при этом длина ротора больше длины каждого паза, но меньше суммарной длины двух примыкающих пазов, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения эксплуатационной надежности, производительности и уменьшения энергоемкости, выпускные каналы расположены со стороны торцевых крышек, при этом расточка выполнена в виде двух полых равноусеченных конусообразных овоидных геометрических тел, меньшими основаниями обращенных друг к другу, а большими - к торцевым крышкам, ротор выполнен в виде двух равноусеченных конусов, меньшими основаниями обращенных друг к другу, пазы выполнены трапециевидными с заглублением в вал со стороны торцов ротора на глубину, превышающую величину эксцентриситета, пластины выполнены в виде равнобоких трапеций, большие основания которых обращены к торцевым крышкам, и имеют длину, превышающую суммарную величину эксцентриситета и выступающей над валом части ротора, а углы конусности расточки корпуса, образующей ротора и угол наклона пазов к продольной оси ротора равны.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5