Способ создания равномерного потока рабочей жидкости и устройство для его осуществления

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для снижения уровня вибраций и шума, вызываемых пульсациями потока жидкости, создаваемого с применением роторной шиберной машины. Способ включает вращение ротора роторной шиберной машины, заполнение рабочей жидкостью при входном давлении входной полости машины, отделение шиберами от входной полости рабочей жидкости в переносящих полостях, отделенных от выходной полости с выходным давлением, существенно не равным входному давлению, перемещение рабочей жидкости в переносящих полостях к выходной полости, соединение переносящих полостей с выходной полостью и вытеснение рабочей жидкости в выходную полость машины. Каждая переносящая полость включает междушиберную полость, которая в пределах заданного диапазона углов поворота ротора отделена от входной и выходной полостей и, по меньшей мере, одну, выполненную в роторе силовую камеру изменяемого объема, сообщающуюся с междушиберной полостью указанной переносящей полости. В процессе указанного перемещения изменяют объемы переносящих полостей и давление рабочей жидкости в них посредством изменения объемов указанных силовых камер таким образом, чтобы указанные давления существенно уравнивались с выходным давлением к моменту соединения указанных переносящих полостей с выходной полостью. Снижается уровень пульсаций потока жидкости. 2. н. и 46 з.п. ф-лы, 36 ил.

 

Текст описания представлен в факсимильном виде.

1. Способ создания равномерного потока рабочей жидкости, включающий вращение ротора роторной шиберной машины, заполнение рабочей жидкостью при входном давлении входной полости машины, отделение шиберами от входной полости рабочей жидкости в переносящих полостях, отделенных от выходной полости с выходным давлением, существенно не равным входному давлению, перемещение рабочей жидкости в переносящих полостях к выходной полости, соединение переносящих полостей с выходной полостью и вытеснение рабочей жидкости в выходную полость машины, причем каждая переносящая полость включает междушиберную полость, которая в пределах заданного диапазона углов поворота ротора отделена от входной и выходной полостей, отличающийся тем, что каждая переносящая полость включает, по меньшей мере, одну, выполненную в роторе силовую камеру изменяемого объема, сообщающуюся с междушиберной полостью указанной переносящей полости, а в процессе указанного перемещения изменяют объемы переносящих полостей и давление рабочей жидкости в них посредством изменения объемов указанных силовых камер таким образом, чтобы указанные давления существенно уравнивались с выходным давлением к моменту соединения указанных переносящих полостей с выходной полостью.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при увеличении производительности роторной шиберной машины полную амплитуду изменения объемов переносящих полостей увеличивают, а при уменьшении указанной производительности - уменьшают.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при увеличении разности между входным и выходным давлениями полную амплитуду изменения объемов переносящих полостей увеличивают, а при уменьшении указанной разности уменьшают.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что детектируют пульсации выходного давления и, если моментам соединения переносящих полостей с выходной полостью соответствуют нарастающие фронты пульсаций выходного давления, то при выходном давлении, превышающем входное, полную амплитуду изменения объемов переносящих полостей уменьшают, а при входном давлении, превышающем выходное, увеличивают, если же указанным моментам времени соответствуют спадающие фронты пульсаций выходного давления, то при выходном давлении, превышающем входное, указанную полную амплитуду увеличивают, а при входном давлении, превышающем выходное, уменьшают.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что если разность между давлением сравнения, равным выбранной величине между входным и выходным давлениями, и давлением, устанавливающимся в очередной переносящей полости при угле поворота ротора, равном углу сравнения, выбранному в диапазоне от угла отделения указанной переносящей полости от входной полости до угла соединения указанной переносящей полости с выходной полостью, положительна, то при выходном давлении, превышающем входное, полную амплитуду изменения объемов переносящих полостей увеличивают, а при входном давлении, превышающем выходное, уменьшают, если же указанная разность отрицательна, то при выходном давлении, превышающем входное, указанную полную амплитуду уменьшают, а при входном давлении, превышающем выходное, увеличивают.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что для каждой переносящей полости детектируют пульсации выходного давления в моменты соединения ее с выходной полостью и, если указанным моментам времени соответствуют нарастающие фронты пульсаций выходного давления, то при выходном давлении, превышающем входное, указанный угол сравнения для этой переносящей полости приближают к углу соединения указанной переносящей полости с выходной полостью, а при входном давлении, превышающем выходное, приближают к углу отделения указанной переносящей полости от входной полости, если же указанным моментам времени соответствуют спадающие фронты пульсаций выходного давления, то при выходном давлении, превышающем входное, указанный угол сравнения для этой переносящей полости приближают к углу отделения указанной переносящей полости от входной полости, а при входном давлении, превышающем выходное, приближают к углу соединения указанной переносящей полости с выходной полостью.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что для каждой переносящей полости указанный диапазон углов поворота ротора увеличивают при увеличении разности между выходным и входным давлениями и уменьшают при уменьшении указанной разности.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что для каждой переносящей полости указанный диапазон углов поворота ротора увеличивают при увеличении производительности роторной шиберной машины и уменьшают при уменьшении указанной производительности.

9. Способ по п.7 или 8, отличающийся тем, что для каждой переносящей полости указанный диапазон углов поворота ротора изменяют путем изменения угла поворота ротора, при котором указанная переносящая полость соединяется с выходной полостью.

10. Способ по п.7 или 8, отличающийся тем, что для каждой переносящей полости указанный диапазон углов поворота ротора изменяют путем изменения угла поворота ротора, при котором указанная переносящая полость отделяется от входной полости.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что объемы переносящих полостей изменяют по синусоидальному закону в зависимости от углового перемещения переносящих полостей.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что соединение очередной переносящей полости с выходной полостью производят после отделения от входной полости, по меньшей мере, одной из следующих переносящих полостей, а в момент соединения с выходной полостью указанной очередной переносящей полости создают компенсационный поток рабочей жидкости между одной из указанных следующих переносящих полостей и выходной полостью через компенсационный гидравлический тракт.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что в момент отделения от выходной полости очередной обратно-переносящей полости создают второй компенсационный поток рабочей жидкости между одной из указанных следующих переносящих полостей и выходной полостью через второй компенсационный гидравлический тракт.

14. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что при увеличении скорости вращения ротора роторной шиберной машины гидравлическое сопротивление указанного компенсационного гидравлического тракта уменьшают, а при уменьшении указанной скорости увеличивают.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что рабочую жидкость отделяют от выходной полости в обратно-переносящих полостях, отделенных от входной полости, перемещают рабочую жидкость в обратно-переносящих полостях к входной полости и соединяют обратно-переносящие полости с входной полостью, причем каждой обратно-переносящей полости соответствует свой диапазон углов поворота ротора, в пределах которого указанная обратно-переносящая полость отделена от выходной и входной полостей, а в процессе указанного перемещения изменяют давление рабочей жидкости в обратно-переносящих полостях посредством изменения объемов обратно-переносящих полостей таким образом, чтобы указанные давления существенно уравнивались с входным давлением к моменту соединения указанных обратно-переносящих полостей с входной полостью.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что для каждой обратно-переносящей полости указанный диапазон углов поворота ротора увеличивают при увеличении разности между выходным и входным давлениями и уменьшают при уменьшении указанной разности.

17. Способ по п.15, отличающийся тем, что для каждой обратно-переносящей полости указанный диапазон углов поворота ротора уменьшают при увеличении производительности роторной шиберной машины и увеличивают при уменьшении указанной производительности.

18. Способ по п.16 или 17, отличающийся тем, что для каждой обратно-переносящей полости указанный диапазон углов поворота ротора изменяют путем изменения угла поворота ротора, при котором указанная обратно-переносящая полость соединяется с входной полостью.

19. Способ по п.16 или 17, отличающийся тем, что для каждой обратно-переносящей полости указанный диапазон углов поворота ротора изменяют путем изменения угла поворота ротора, при котором указанная обратно-переносящая полость отделяется от выходной полости.

20. Устройство для создания равномерного потока рабочей жидкости, содержащее корпус с входным и выходным портами, включающий рабочую крышку, на которой выполнены ограничитель прямого переноса и ограничитель обратного переноса, ротор, в рабочей части которого выполнены шиберные камеры, а на рабочей торцевой поверхности рабочей части ротора выполнен кольцевой паз, соединяющийся с шиберными камерами, в которых расположены шиберы, кинематически связанные с механизмом привода шиберов, установленным на корпусе, причем рабочая крышка корпуса находится в скользящем изолирующем контакте с рабочей торцевой поверхностью рабочей части ротора и формирует в кольцевом пазу рабочую камеру, а роторные средства изоляции обратного переноса, находящиеся в скользящем изолирующем контакте с ограничителем обратного переноса, и находящиеся в скользящем изолирующем контакте с ограничителем прямого переноса роторные средства изоляции прямого переноса, включающие шиберы, отделяют друг от друга входную полость, гидравлически связанную с входным портом, выходную полость, гидравлически связанную с выходным портом, и, по меньшей мере, одну переносящую полость, включающую междушиберную полость, ограниченную поверхностями кольцевого паза, ограничителя прямого переноса и двух соседних шиберов, причем каждой переносящей полости соответствует свой диапазон углов поворота ротора, в пределах которого указанная переносящая полость отделена от входной и выходной полостей, отличающееся тем, что каждая переносящая полость включает, по меньшей мере, одну силовую камеру, сообщающуюся с междушиберной полостью указанной переносящей полости, причем указанная силовая камера кинематически связана со средствами изменения объемов с возможностью изменения соотношения между объемом силовой камеры при угле поворота ротора, при котором она сообщается с входной полостью, и объемом этой же силовой камеры при другом угле поворота ротора, при котором она сообщается с выходной полостью.

21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что ротор снабжен опорной частью ротора, которая выполнена с возможностью синхронно вращаться с рабочей частью ротора и совершать относительно нее осевые перемещения и наклоны, вызывающие изменение объемов указанных силовых камер, а средства изменения объемов включают средства наклона, выполненные с возможностью наклона оси вращения опорной части ротора относительно оси вращения рабочей части ротора.

22. Устройство по п.21, отличающееся тем, что средства наклона включают поворотный упор, на котором установлена опорная часть ротора.

23. Устройство по п.21, отличающееся тем, что средства наклона включают опорную крышку корпуса, находящуюся в скользящем изолирующем контакте с опорной частью ротора.

24. Устройство по п.23, отличающееся тем, что опорная крышка корпуса соединена с рабочей крышкой корпуса в операционный узел корпуса, расположенный между рабочей и опорной частями ротора.

25. Устройство по п.21, отличающееся тем, что средства наклона включают преобразователь амплитуды и фазы пульсаций выходного давления в перемещение перемещаемого элемента, кинематически связанного с опорной частью ротора с возможностью изменять угол наклона оси вращения опорной части ротора при перемещении указанного элемента.

26. Устройство по п.21, отличающееся тем, что ограничитель прямого переноса выполнен подвижным в осевом направлении с возможностью изменения степени выдвижения в кольцевой паз, а указанные средства наклона выполнены с возможностью изменять угол наклона оси вращения опорной части ротора при изменении осевого положения ограничителя прямого переноса.

27. Устройство по п.21, отличающееся тем, что указанные средства наклона включают преобразователь разницы давлений между входной и выходной полостями, в перемещение перемещаемого элемента, кинематически связанного с опорной частью ротора с возможностью изменять угол наклона оси вращения опорной части ротора при перемещении указанного элемента.

28. Устройство по п.21, отличающееся тем, что указанные средства наклона включают преобразователь разности между давлением сравнения, равным выбранной величине между входным и выходным давлениями, и давлением, устанавливающимся в очередной переносящей полости при угле поворота ротора, равном углу сравнения, выбранному в диапазоне от угла отделения указанной переносящей полости от входной полости до угла соединения указанной переносящей полости с выходной полостью, в перемещение перемещаемого элемента, кинематически связанного с опорной частью ротора с возможностью изменять угол наклона оси вращения опорной части ротора при перемещении указанного элемента.

29. Устройство по п.28, отличающееся тем, что указанный преобразователь включает контрольный клапан и гидродвигатель, выполненный с возможностью гидравлической связи с выходной полостью, а также гидравлической связи с переносящими полостями посредством контрольного клапана.

30. Устройство по п.29, отличающееся тем, что указанный гидродвигатель выполнен в виде дифференциального гидроцилиндра двухстороннего действия, а перемещаемый элемент выполнен в виде поршня между двумя полостями указанного гидроцилиндра, причем гидроцилиндр установлен с возможностью гидравлической связи первой полости гидроцилиндра с переносящими полостями посредством контрольного клапана, а второй полости гидроцилиндра - с выходной полостью.

31. Устройство по п.28, отличающееся тем, что указанный преобразователь включает контрольный клапан и гидродвигатель, выполненный с возможностью гидравлической связи с входной полостью, а также гидравлической связи с переносящими полостями посредством контрольного клапана.

32. Устройство по п.31, отличающееся тем, что указанный гидродвигатель выполнен в виде дифференциального гидроцилиндра двухстороннего действия, а перемещаемый элемент выполнен в виде поршня между двумя полостями указанного гидроцилиндра, причем гидроцилиндр установлен с возможностью гидравлической связи первой полости гидроцилиндра с переносящими полостями посредством контрольного клапана, а второй полости гидроцилиндра - с входной полостью.

33. Устройство по п.29, или 30, или 31, или 32, отличающееся тем, что указанные средства наклона включают средства отпирания и запирания контрольного клапана, выполненные с возможностью изменять моменты отпирания и запирания контрольного клапана в зависимости от амплитуды и фазы пульсаций выходного давления.

34. Устройство по п.29, или 30, или 31, или 32, отличающееся тем, что контрольный клапан выполнен в виде золотникового распределителя, имеющего статорное золотниковое окно на корпусе, гидравлически связанное с указанным преобразователем, и роторные золотниковые окна, выполненные на роторе с возможностью гидравлической связи каждого из роторных золотниковых окон со статорным золотниковым окном, причем каждая переносящая полость гидравлически связана с одним роторным золотниковым окном.

35. Устройство по п.29, или 30, или 31, или 32, отличающееся тем, что контрольный клапан выполнен в виде золотникового распределителя, имеющего, по меньшей мере, два статорных золотниковых окна на корпусе, селектор статорных окон, выполненный с возможностью гидравлически связывать указанные статорные окна с указанным преобразователем и роторные золотниковые окна, выполненные на роторе с возможностью гидравлической связи каждого из роторных золотниковых окон с каждым из статорных золотниковых окон, причем каждая переносящая полость гидравлически связана с одним роторным золотниковым окном.

36. Устройство по п.21, отличающееся тем, что шиберы, находящиеся в скользящем изолирующем контакте с ограничителем прямого переноса, выполнены с возможностью отделения от входной и выходной полостей, по меньшей мере, двух переносящих полостей, а выходная полость посредством компенсационного гидравлического тракта, снабженного компенсационным дросселем, гидравлически связана с компенсационным клапаном, выполненным с возможностью гидравлической связи с переносящими полостями.

37. Устройство по п.36, отличающееся тем, что указанный компенсационный дроссель снабжен средствами изменения его гидравлического сопротивления.

38. Устройство по п.36, отличающееся тем, что указанный компенсационный клапан выполнен как золотниковый распределитель, образованный распределительным каналом, выполненным в ограничителе прямого переноса с возможностью гидравлической связи с переносящими полостями, и шиберами, находящимися с указанным ограничителем в скользящем изолирующем контакте с возможностью перекрывания распределительного канала.

39. Устройство по п.36, отличающееся тем, что корпус содержит опорную крышку, находящуюся в скользящем изолирующем контакте с опорной частью ротора, в которой выполнены опорные полости, снабженные средствами изоляции и сообщающиеся с переносящими полостями, а указанный компенсационный клапан выполнен как золотниковый распределитель, образованный распределительным каналом, выполненным в опорной крышке корпуса с возможностью гидравлической связи с опорными полостями, и указанными средствами изоляции опорных полостей, находящимися с указанной крышкой корпуса в скользящем изолирующем контакте с возможностью перекрывания распределительного канала.

40. Устройство по п.36, отличающееся тем, что указанный компенсационный гидравлический тракт включает, по меньшей мере, одну компенсационную полость, отделенную от выходной полости, по меньшей мере, одним указанным компенсационным дросселем.

41. Устройство по п.40, отличающееся тем, что указанная компенсационная полость снабжена средствами изменения ее емкости.

42. Устройство по любому из пп.20-24, отличающееся тем, что выходная полость сообщается с одним концом канала, другой конец которого выполнен с возможностью сообщаться с переносящими полостями, причем указанный канал снабжен клапаном, выполненным с возможностью отпирать указанный канал.

43. Устройство по любому из пп.20-24, отличающееся тем, что шибер установлен в шиберной камере с возможностью прекращения отделения переносящей полости от выходной полости при изменении знака перепада давления между указанными полостями.

44. Устройство по любому из пп.20-24 или пп.36-41, отличающееся тем, что механизм привода шиберов выполнен с возможностью изменения углов поворота ротора, при которых шиберы отделяют переносящие полости от входной полости.

45. Устройство по любому из пп.20-24 или пп.36-41, отличающееся тем, что входная полость сообщается с одним концом канала, другой конец которого выполнен с возможностью сообщаться с переносящими полостями, причем указанный канал снабжен клапаном, выполненным с возможностью запирать указанный канал.

46. Устройство по любому из пп.20-24 или пп.36-41, отличающееся тем, что входная полость сообщается с селектором, гидравлически связанным, по меньшей мере, с двумя байпасными каналами, выполненными в корпусе машины с возможностью гидравлической связи с переносящими полостями, причем указанный селектор выполнен с возможностью гидравлически соединять байпасные каналы с входной полостью и отделять байпасные каналы от входной полости.

47. Устройство по любому из пп.20-32, или пп.36-41, отличающееся тем, что роторные средства изоляции обратного переноса, находящиеся в скользящем изолирующем контакте с ограничителем обратного переноса, выполнены с возможностью отделения от входной и выходной полостей, по меньшей мере, одной обратно-переносящей полости, включающей силовую камеру, причем каждой обратно-переносящей полости соответствует свой диапазон углов поворота ротора, в пределах которого указанная обратно-переносящая полость отделена от входной и выходной полостей, а входная полость сообщается с одним концом канала, другой конец которого выполнен с возможностью сообщаться с обратно-переносящими полостями, причем указанный канал снабжен клапаном, выполненным с возможностью отпирать указанный канал.

48. Устройство по любому из пп.20-32, или пп.36-41, отличающееся тем, что роторные средства изоляции обратного переноса, находящиеся в скользящем изолирующем контакте с ограничителем обратного переноса, выполнены с возможностью отделения от входной и выходной полостей, по меньшей мере, одной обратно-переносящей полости, включающей силовую камеру, причем каждой обратно-переносящей полости соответствует свой диапазон углов поворота ротора, в пределах которого указанная обратно-переносящая полость отделена от входной и выходной полостей, а выходная полость сообщается с одним концом канала, другой конец которого выполнен с возможностью сообщаться с обратно-переносящими полостями, причем указанный канал снабжен клапаном, выполненным с возможностью запирать указанный канал.