Роторная машина объемного действия
VOLUMETRIC ROTARY MACHINE

Изобретение относится к области гидравлических машин и может использовано при создании высокопроизводительных компактных насосов низкого и среднего давления.
Известна роторная машина объемного действия, содержащая ротор с зубом, размещенные в цилиндре, причем зуб выступает над ротором, и радиус этого выступа равен радиусу цилиндра (см., например, патент РФ на полезную модель № 111211, МПК F04C 3/02 и F04C 18/50).
Известна также роторная машина объемного действия, содержащая ротор с зубом, жестко соединенный с приводным валом и размещенный в цилиндре с всасывающим окном и нагнетательным клапаном, торцовые крышки, перекрывающие цилиндр, плиту, вместе с цилиндрической поверхностью ротора, отделяющую нагнетательный клапан от всасывающего окна, устройство для прохода зуба в зоне всасывающего окна и нагнетательного клапана, причем зуб выполнен выступающим над ротором, а радиус этого выступа равен радиусу цилиндра (см., например, патент РФ на изобретение № 2520774, МПК F04C 3/02, опубликован 27.06.2014; патент на полезную модель № 111211, МПК F04C 18/56, опубликован 10.12.2011).
Недостатком известных конструкций является их большие материалоемкость и габариты, а также технологическая сложность изготовления, т.к. как в этих конструкциях устройство для прохода зуба в зоне всасывающего окна и нагнетательного клапана выполнено в виде дополнительного диска со впадиной, диаметр которого несколько больше диаметра цилиндра, этот диск приводится во вращение через коническую передачу, имеет свой вал с подшипниками, должен быть накрыт герметизирующей крышкой, и ось его вращения должна быть строго перпендикулярна оси вращение ротора.
Задачей изобретения является снижение материалоемкости и габаритов машины, снижение технологических затрат на ее изготовление.
Указанная задача решается тем, что в содержащей ротор с зубом, жестко соединенный с приводным валом и размещенный в цилиндре с всасывающим окном и нагнетательным клапаном, торцовые крышки, перекрывающие цилиндр, плиту, вместе с цилиндрической поверхностью ротора, отделяющую нагнетательный клапан от всасывающего окна, устройство для прохода зуба в зоне всасывающего окна и нагнетательного клапана, причем зуб выполнен выступающим над ротором, а радиус этого выступа равен радиусу цилиндра, устройство для прохода зуба выполнено в виде направляющего зуб вдоль радиуса ротора фигурного паза в торцовой крышке, при этом форма паза выполнена таким образом, что при подходе зуба к нагнетательному клапану паз отклоняется от формы окружности и плавно переходит в прямую линию, параллельную плоскости плиты, а после прохода зуба зоны между нагнетательным клапаном и всасывающим окном паз плавно переходит из прямой линии в окружность, причем зуб выполнен с возможностью радиального перемещения в пазу ротора и снабжен выступом, входящим в зацепление с наружной поверхностью паза
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 показана машина (фронтальный вид) со снятой крышкой в момент, когда зуб подходит к нагнетательному клапану.
На фиг. 2 показан этот же вид в момент, когда зуб находится между нагнетательным клапаном и всасывающим окном.
На фиг. 3 показано поперечное сечение машины со сравнительно узким цилиндром, а на фиг. 4 - этот же вид со сравнительно широким цилиндром.
Машина (фиг. 1) состоит из ротора 1 с зубом 2, жестко соединенного с приводным валом 3, ротор 1 размещен в цилиндре 4, причем зуб 2 выступает над ротором 1, и радиус этого выступа равен радиусу цилиндра 4. Цилиндр 4 снабжен всасывающим окном 5 и нагнетательным клапаном 6.
Устройство для прохода зуба в зоне окна 5 и клапана 6 выполнено в виде направляющего зуб вдоль радиуса ротора 1 фигурного паза 7, и размещенного в торцовой крышке 8, а зуб 2 выполнен с возможностью радиального перемещения в пазу 9 ротора 1 и снабжен выступом, выполненным в виде штифта 10, входящим в зацепление с наружной поверхностью паза 7.
Зуб 2 поджат в сторону зеркала цилиндра 4 пружиной 11.
Плита 12 вместе с цилиндрической поверхностью ротора 1 отделяет клапан 6 от окна 5. Причем форма паза 7 выполнена таким образом, что при подходе зуба к нагнетательному клапану паз отклоняется от формы окружности и плавно переходит в прямую линию, параллельную плоскости плиты 12, а после прохода зуба зоны между нагнетательным клапаном и всасывающим окном паз плавно переходит из прямой линии в окружность.
Торцовые крышки 8 (с пазом 7) и 13 (см. фиг. 3) перекрывают цилиндр 4 с образованием полости, которая зубом 2 делится на полость всасывания 14 и сжатия-нагнетания 15.
Плита 12 установлена на цилиндре 4 с помощью болтов 16, крышки 8, 13 и цилиндр 4 сжаты по плоскости болтами 17. Вал 3 установлен в крышке 8 с помощью подшипников качения 18.
На фиг. 4 показан вариант машины со сравнительно широким цилиндром, в котором для исключения перекоса зуба при его возвратно-поступательном движении используется две пружины 11 и второй фигурный паз 19 в крышке 13, являющийся по форме образующей поверхности отражением паза 7, расположенного в крышке 8. При этом штифт 10 контактирует с наружными поверхностями обоих пазов.
Машина работает следующим образом.
При вращении приводного вала 3 (фиг. 1) происходит вращение ротора 1. При этом зуб 2 прижат в сторону окружности цилиндра 4 пружиной 11 и центробежными силами. Объем полости 14 увеличивается, и в нее через окно 5 натекает жидкость, происходит всасывание. Объем полости 15 уменьшается, и в ней происходит сжатие и нагнетание жидкости под давлением чрез нагнетательный клапан 6 потребителю. При этом положение зуба 2 определяется формой паза 7, т.к. штифт 10 скользит по его наружной поверхности. Форма паза 7 такова, что торец зуба, обращенный в сторону наружной поверхности цилиндра, находится на минимальном расстоянии от этой поверхности (с минимально возможным технологическом зазором), не контактирует с этой поверхностью, не изнашивается сам и не изнашивает цилиндр.
При подходе зуба 2 к нагнетательному клапану 6 (фиг. 2) форма паза 7 отклоняется от формы окружности и плавно переходит в прямую линию, параллельную плоскости плиты 12. При этом зуб 2, ведомый штифтом 10, утапливается в паз 9, давая возможность зубу 2 «пройти» зону между клапаном 6 и окном 5.
В момент прохода зуба 2 мимо клапана 6, обе полости 14 и 15 соединяются, в них устанавливается давление всасывания, и обратный клапан 6 закрывается, не давая возможности жидкости под давлением протекать назад в полость цилиндра.
После прохода зуба зоны между клапаном 6 и окном 5, форма паза 7 плавно переходит из прямой линии в окружность, в результате чего, пройдя окно 5, он снова выдвигается из паза 9 в сторону окружности цилиндра 4, и цикл повторяется.
Работа машины, сечение которой показано на фиг. 4 протекает аналогично и пояснений не требует.
Предложенная конструкция очевидно примерно в 2 раза более компактна известных, не требует применения зубчатых зацеплений и высокоточного изготовления перпендикулярных поверхностей, в связи с чем следует считать, что техническая задача снижения материалоемкости, габаритов и затрат на изготовление полностью выполнена.