Пластинчатая роторная объемная машина
Изобретение относится к гидропневмонасосам и моторам и может быть использовано в машиностроении. Пластинчатая роторная объемная машина содержит одну пластину 5 в сквозном пазу 4 ротора 3, размещенного эксцентрично в некруглой полости корпуса 1. Кольцевой зазор 7 между ротором 3 и отверстием 8 во фланце 6 выполнен расширяющимся от паза 4 с пластиной 5 в роторе 3 к подшипниковому узлу во фланце 6 и уплотнен острой частью кольца 9, упруго поджатого к зазору 7. Зазор между ротором 3 и корпусом 1 уплотнен размещенным в корпусе 1 уплотнителем 13, упруго прижатым к ротору 3 своей вогнутой поверхностью, где радиус вогнутости близок к радиусу ротора 3, а ширина уплотнения превышает ширину паза 4 ротора 3. Изобретение направлено на повышение надежности работы машины и улучшение его функциональных характеристик. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение касается гидропневмонасосов и моторов и может быть использовано в машиностроении в узлах различного назначения.
Известны пластинчатые роторные объемные машины (см.Патент RU 2013567 С1, F01C 1/00, F02B 53/00, 30.05.1994) [1], (см. Патент RU 440494 F01C 9/00, F04C 9/00. 25.08.1974) [2], содержащие одну пластину в сквозном пазу ротора, размещенного эксцентрично в некруглой полости корпуса.
Недостатками известных устройств как прототипа [2], так и аналога [1] являются существенные утечки перекачиваемой среды в кольцевой зазор между ротором и отверстиями во фланцах, выполненными для установки подшипников ротора, а также перетекание этой среды из полости нагнетания в полость всасывания в зазор в месте раздела этих полостей ротором, максимально приближенным к корпусу, в результате чего резко снижается КПД и работоспособность изделия в целом.
Предлагаемое изобретение направлено на устранение этих недостатков.
Указанный технический результат достигается тем, что в пластинчатой роторной объемной машине, содержащей одну пластину в сквозном пазу ротора, размещенного эксцентрично в некруглой полости корпуса, при этом кольцевой зазор между ротором и отверстием во фланце выполнен расширяющимся от паза с пластиной в роторе к подшипниковому узлу во фланце и уплотнен острой частью кольца, упруго поджатого к зазору, а зазор между ротором и корпусом уплотнен размещенным в корпусе уплотнителем, упруго прижатым к ротору своей вогнутой поверхностью, где радиус вогнутости близок к радиусу ротора, а ширина уплотнения превышает ширину паза ротора.
Кроме того, при перекачке жидкостей впускной и выпускной каналы снабжены полостями, протяженность которых выходит за линию контакта уплотнений пластины с корпусом в момент, когда пластина находится в положении, соответствующем максимально возможному объему всосанной жидкости.
Положительный результат достигается тем, что упругий поджим кольца, его острой частью в виде вершины треугольника к кольцевому зазору между ротором и фланцем, позволил плотно закрыть этот зазор от утечек в него перекачиваемой среды. При этом, если острая часть треугольного в сечении кольца после перекрытия зазора будет выдавлена на какую-то малую величину внутрь корпуса, то при обкатке изделия эта часть кольца будет срезана более твердой острой кромкой пластины, а срезанный в виде мелкой крошки отход вылетит в зону нагнетания. На этом процесс приработки кольцевого уплотнения будет закончен.
Упруго поджатый к ротору уплотнитель своей вогнутой поверхностью плотно прилегает к скользящему по нему вращающемуся ротору, уплотняя этот зазор, а выполнение уплотнителя более широким, чем паз в роторе, не позволяет уплотнителю провалиться в этот паз при медленном вращении ротора или его остановке, когда паз ротора будет находиться напротив уплотнителя.
Если же эта объемная машина используется для перекачки жидкости, которая несжимаема, то каналы впуска и выпуска должны быть снабжены дополнительными полостями, выполненными в корпусе, протяженность которых несколько выходит за линию контакта уплотнений пластины с корпусом в момент, соответствующий максимально возможному объему всасывания. Такое исполнение позволяет стабильно перекачивать жидкость и избежать недопустимых явлений, таких как растягивание засосанной жидкости, если пластина рано перекроет канал впуска, или сжатие жидкости в замкнутом объеме, если канал выпуска будет открыт пластиной позднее.
Изобретение поясняется чертежами, где на Фиг. 1 показан в разрезе общий вид пластинчатой роторной объемной машины, на Фиг. 2 - его сечение по А-А, на Фиг. 3 - уплотнение кольцевого зазора с расширяющейся частью, выполненной в виде уклона на роторе, на Фиг. 4 - уплотнение кольцевого зазора с расширяющейся частью, выполненной в виде уклона на корпусе, а на Фиг. 5 - уплотнение кольцевого зазора с расширяющимися частями, выполненными как на роторе, так и на корпусе.
Пластинчатая роторная объемная машина содержит корпус 1 с некруглым внутренним контуром 2, эксцентрично расположенный в корпусе 1 ротор 3, в сквозном диаметральном пазу 4 которого установлена пластина 5, контактирующая своими боковыми поверхностями с фланцами 6. Кольцевой зазор 7 между отверстиями 8 под установку подшипников во фланцах 6 и ротором 3 уплотнен острой частью кольца 9, поджатого к зазору 7 волнистой штампованной пружиной 10. При этом расширение зазора 7 в сторону подшипникового узла, выполненное в виде уклона 11, может быть осуществлено по вариантам, показанным на Фиг. 3, Фиг. 4 и Фиг. 5.
Уплотнение зазора 12 между ротором 3 и некруглым внутренним контуром 2 корпуса 1 выполнено одним или несколькими уплотнителями 13, установленными в пазах 14 корпуса 1 и поджатыми к ротору 3 плоскими волнистыми пружинами 15. При этом поверхность 16 уплотнителей 13, поджатая к ротору 3, выполнена радиусной с радиусом, близким к радиусу ротора, а ширина уплотнителей превышает ширину паза 4. Корпус 1 содержит также впускной канал 17 и выпускной канал 18 с полостями 19 и 20.
Рассмотрим работу устройства на примере работы пневмодвигателя.
При подаче сжатого воздуха в канал 17 корпуса 1, воздух начинает давить на пластину 5, поворачивая ротор 3 против часовой стрелки до тех пор, пока ротор не повернется более чем на половину оборота и пластиной 5 не откроет этой порции воздуха выпускной канал 18. В это время на другой конец пластины 5, перемещающейся в пазу 4 ротора 3, уже осуществляет давление новая порция сжатого воздуха, вращая ротор, а пластина во время вращения ротора своими уплотнениями на концах описывает траекторию некруглого контура 2, выполненного в корпусе 1.
Однако, если не уплотнить зазоры 7 и 12, в которые может утечь значительное количество сжатого воздуха, работа устройства окажется неэффективной.
Для решения этой задачи кольцевые зазоры 7 между ротором 3 и отверстиями 8 во фланцах 6 выполнены расширяющимися от паза 4 с пластиной 5 в роторе 3 к подшипниковым узлам во фланцах 6 и уплотнены острой частью треугольных в сечении колец 9, упруго поджатых к зазорам 7 пружинами 10. При этом кольцо 9, сделанное из мягкого антифрикционного материала, например, фторопласта, будучи поджатым пружиной 10 к зазору 7, даже после износа боковых сторон кольца на значительную величину, обеспечит долгосрочное и надежное уплотнение зазора, так как при этом сохраняется форма и размер острой части кольца, закрывающей зазор.
Ликвидация утечек сжатого воздуха в зазор 12 осуществлена уплотнителем 13, плотно поджатым своей вогнутой поверхностью 16 к вращающемуся ротору 3 пружиной 15, надежно перекрывая зазор 12 от перетечек воздуха из зоны его подачи в зону выпуска. Для более надежного уплотнения этого зазора при работе с большими перепадами давлений, в корпусе 1 может быть установлено несколько таких уплотнений, но при этом некруглость внутреннего контура 2 корпуса 1 должна быть спроектирована так, чтобы обеспечить возможность установки хотя бы двух уплотнений. Так как воздух сжимаем, то при работе устройства в качестве компрессора или пневмодвигателя, полости 19 и 20 не нужны.
Однако, при использовании устройства в качестве насоса для перекачки жидкости, введение в конструкцию дополнительных полостей 19 и 20, регулирующих процесс впуска-выпуска перекачиваемой жидкости, необходимо, так как позволило осуществить нормальный процесс работы насоса и избежать мертвых зон, где жидкость или растягивается, или сжимается в замкнутом объеме, что недопустимо.
1. Пластинчатая роторная объемная машина, содержащая одну пластину в сквозном пазу ротора, размещенного эксцентрично в некруглой полости корпуса, отличающаяся тем, что кольцевой зазор между ротором и отверстием во фланце выполнен расширяющимся от паза с пластиной в роторе к подшипниковому узлу во фланце и уплотнен острой частью кольца, упруго поджатого к зазору, а зазор между ротором и корпусом уплотнен размещенным в корпусе уплотнителем, упруго прижатым к ротору своей вогнутой поверхностью, где радиус вогнутости близок к радиусу ротора, а ширина уплотнения превышает ширину паза ротора.
2. Пластинчатая роторная объемная машина по п. 1, отличающаяся тем, что при перекачке жидкостей впускной и выпускной каналы снабжены полостями, протяженность которых выходит за линию контакта уплотнений пластины с корпусом в момент, когда пластина находится в положении, соответствующем максимально возможному объему всосанной жидкости.
