Роторная пластинчатая машина
ROTARY PLATE MACHINE

Изобретение касается гидропневмонасосов и моторов и может быть использовано в машиностроении в узлах различного назначения.
Известны роторные пластинчатые машины [1], [2], содержащие одну пластину в сквозном пазу ротора, размещенного эксцентрично в некруглой полости статора.
Недостатками известных устройств как прототипа [2], так и аналога [1] являются сложность перекачки жидкостей, содержащих твердые частицы, например, сырой нефти, так как твердые инородные частицы, соскабливаемые уплотнительной пластиной [2], скопившись, заклинят ротор, а крупные частицы, попавшие под пластину, при ее скольжении по статору, могут заклинить и ее. При этом поверхности трения, особенно концы пластины и статор интенсивно изнашиваются. Кроме того, когда центробежные силы вытягивают пластину из паза, выбирая зазор, происходит удар пластиной по внутренней поверхности статора и этот удар тем сильнее, чем больше будет этот зазор по причине уменьшения длины пластины от износа. В результате происходит не только износ поверхностей трения машины, но и сильный шум при ее работе, а также появление дефектов на внутренней поверхности статора в зоне удара по нему вылетающей из паза ротора пластиной.
Предлагаемое изобретение направлено на устранение этих недостатков.
Роторная пластинчатая машина, содержащая статор с внутренней полостью, выполненной с некруглым замкнутым контуром, описанным концами пластины при её радиальном возвратно-поступательном перемещении в сквозном пазу вращающегося ротора, эксцентрично расположенного в статоре с возможностью контактирования своей наружной цилиндрической поверхности с поверхностью замкнутого контура внутренней полости статора, при этом в статоре выполнены впускное и выпускное окна, расположенные на противоположных сторонах относительно места контакта ротора с поверхностью внутренней полости статора, которая выполнена из эластичного износостойкого материала, например из полиуретана, на внутренней поверхности статора выполнены канавки, расположенные вдоль образующего её замкнутого контура с образованием у каждой канавки, по крайней мере, одной заостренной кромки, образованной в месте пересечения канавки с поверхностью внутренней полости статора, при этом заострённая кромка одной канавки расположена в районе впускного окна, а заостренная кромка другой канавки - в месте расположения выпускного окна, ротор взаимодействует с поверхностью статора по двум линиям, совпадающим с заострёнными кромками канавок, а ширина канавок меньше толщины пластины.
Положительный результат достигается тем, что канавки, расположенные на краях впускного и выпускного окон и в месте касания ротора с полостью корпуса, соскабливают с ротора инородные твёрдые частицы, которые сбрасываются в выпускное окно. Заострённые кромки канавок, образованные пересечением поверхности стенки канавки и поверхностью заглубления контура, расположенного под ротором, контактируют с ротором и помимо соскабливания инородных частиц, препятствуют перетеканию перекачиваемой среды из зоны нагнетания в зону всасывания. Малая ширина канавок не позволяет пластине провалиться в них и застрять на низких оборотах ротора, остановив работу машины. Эластичный полиуретановый слой гасит звук, смягчая удары пластины по контуру. Поскольку удар пластины по внутреннему контуру статора перестал наносить ему повреждения, то появилась возможность допустить износ пластины по ее длине до нескольких миллиметров без ущерба работе машины. При этом твердые крупные частицы, попавшие под пластину, могут отжать пластину, утопив ее в ротор, но не заклинят машину. Слой полиуретана имеет малый коэффициент трения и работает на износ существенно лучше металлических поверхностей, что обеспечивает длительный срок работы машины.
Изобретение поясняется чертежом, где на Фиг.1 изображен поперечный разрез роторной пластинчатой машины.
Роторная пластинчатая машина содержит статор 1, с эластичным износостойким слом 2, с заглублением 3, канавками 4, эксцентрично расположенный в нем ротор 5. В сквозном диаметральном пазу ротора 5 находится пластина 6, контактирующая с подпружиненными уплотнениями 7. Перекачиваемая среда засасывается через окно 8 и нагнетается в окно 9.
Роторная пластинчатая машина работает следующим образом. На Фиг.1 показано положение пластины 6, при котором через впускное окно 8 всосана максимально возможная порция жидкости. При дальнейшем вращении ротора 5 в указанном стрелкой направлении, жидкость вытесняется пластиной 6 в выпускное окно 9. При этом твердые частицы соскабливаются с ротора 5 острой кромкой канавки 4 и выносятся потоком жидкости в выпускное окно 9.
Одновременно эти острокромочные эластичные участки канавок 4 служат уплотнениями, предотвращая перетекание жидкости из зоны нагнетания в зону всасывания. А пластина 6 может перемещаться с зазором, не касаясь своими концами слоя 2 как в заглублении 3, так и на участке контура А-Б до тех пор, пока где-то на участке Б-В центробежные силы не вытянут ее до удара в слой 2, который благодаря своей эластичности погасит шум от удара и не получит набитых наклепанных дефектов. При этом попавшие под пластину крупные частицы могут или отжать пластину вглубь паза ротора, проскочив над ней в последующий отсек, или будут соскоблены пластиной до выброса их в выпускное окно. Частицы, прилипшие к пластине, соскабливаются с нее острой кромкой паза ротора или подпружиненным уплотнением 7 и отбрасываются центробежными силами в перекачиваемую среду, уходя с ней из машины.
В зоне заглубления 3 между канавками 4 пластина 6 полностью уходит в паз ротора и касается слоя 1, скользя по нему другим концом, вытесняя перекачиваемую жидкость в выпускное окно. Поскольку эластичный слой 1, выполненный из полиуретана весьма износостоек, то при работе машины наибольшему износу подвержены концы пластины, что ведет к уменьшению ее длины. Натурные испытания опытного образца машины показали, что искусственно выполненный износ пластины с уменьшением ее длины на 10 мм незначительно снижает производительность и не влияет на работоспособность изделия в целом. Это обеспечивает долговечный срок работы машины без какого-либо ремонта.
Источники информации
1. Патент на полезную модель RU181482 И1 F01C1/344, F04C2/344, 16.07.2018.
2. Патент RU2634994 C1 F01C1/344, F01C19/00, F04C2/344 15.11.2016 (прототип).