МАШИНА ОБЪЕМНОГО ИЗМЕЩЕНИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к насосам, предназначенным для перекачивания вязких, пластичных масс, других различных жидкостей, а также газов и может применяется в пищевой, химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.
Известен пластинчатый насос, содержащий корпус-статор с пазами, в которых размещены подпружиненные разделительные элементы, установленный в полости статора кулачковый ротор, контактирующий с разделительными элементами с образованием рабочих камер, и уплотнительные элементы, установленные на плоских поверхностях ротора, выполненные в виде втулки (см. Патент RU 11273, опубликованный 16.09.1999 г.).
Недостатком известного насоса является невозможность восприятия больших давлений, а также наличие большой поверхности трения между ротором и уплотнительными элементами, что вызывает их быстрое истирание и необходимость частой замены.
Известен роторный насос, содержащий корпус-статор с торцевыми крышками с впускными и выпускными отверстиями, в полости которого установлен ротор, причем расстояние между боковой стенкой корпуса и ротором является переменным, деформируемые ролики, расположенные и перемещаемые при вращении ротора между боковой стенкой корпуса и ротором с максимальной деформацией в области минимального расстояния между боковой стенкой корпуса и ротором, и герметичные полости, каждая из которых образована двумя смежными, первым и вторым, роликами, боковой стенкой и торцевыми крышками корпуса и ротором (см. Патент RU 2333391, опубликован 10.09.2008).
Известен также вакуумный пластинчато-роторный насос, содержащий корпус-статор с торцевыми крышками с впускными и выпускными отверстиями, в полости которого установлен на валу кулачковый ротор с расположенными в его радиальных пазах разделительными элементами (см. Патент RU 2195582, опубликован 27.12.2002).
Недостатком данных устройств является невозможность восприятия больших давлений и перекачки большого объема массы за короткий промежуток времени.
Техническим результатом полезной модели является обеспечение возможности восприятия больших давлений, увеличение объема перекачиваемой массы за короткий промежуток времени, а также повышение надежности и долговечности устройства.
Технический результат полезной модели достигается благодаря тому, что машина объемного измещения содержит корпус с торцевыми крышками, в полости которого установлен на валу кулачковый ротор, контактирующие с ним с образованием рабочих камер подпружиненные разделительные элементы и уплотнительные элементы, установленные между ротором и торцевыми крышками, при этом корпус имеет на внутренней поверхности выступы, герметично контактирующие с разделительными элементами, разделительные элементы шарнирно закреплены на корпусе и/или, по меньшей мере, на одной торцевой крышке с возможностью их скольжения по соответствующим выступам при вращении кулачкового ротора.
Вал кулачкового ротора может быть установлен с возможностью вращения герметично в торцевых крышках посредством скользящих элементов и/или подшипников.
Кроме того, вал кулачкового ротора может быть неподвижно закреплен на дополнительной крышке, закрепленной на одной из торцевых крышек, при этом кулачковый ротор установлен на неподвижном валу с возможностью вращения на нем через скользящую втулку и имеет с одной стороны шестерню для связи с приводом.
Машина имеет впускные и выпускные отверстия, выполненные, по меньшей мере, в одной торцевой крышке, сообщенные с рабочими камерами и снабженные клапанами.
Кроме того, на валу кулачкового ротора, по меньшей мере, со стороны одной из торцевых крышек соосно с ней может быть установлен с возможностью вращения вместе с валом распределительный элемент с впускным и выпускным отверстиями, сообщенными с рабочими камерами, причем каждый распределительный элемент герметично контактирует с соответствующей торцевой крышкой.
Вал кулачкового ротора может иметь канал, сообщенный с выпускным отверстием каждого распределительного элемента через полость, образованную соосно закрепленной на валу кулачкового ротора и распределительном устройстве первой крышкой, при этом впускное отверстие каждого распределительного элемента сообщено с камерой, образованной первой крышкой и закрепленной на торцевой крышке соосно валу второй крышкой.
Канал вала кулачкового ротора может быть сообщен с накопительной камерой, образованной второй крышкой и закрепленной на ней третьей крышкой.
Кроме того, на плоских поверхностях кулачкового ротора могут быть установлены накладки из износостойкого материала.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 показана машина объемного измещения, вид сбоку без торцевой крышки; на фиг.2 показан разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 показан продольный разрез машины при выполнении вала ротора неподвижным; на фиг.4 показан продольный разрез машины при выполнении впускных и выпускных отверстий в распределительном элементе; на фиг.5 показано несколько секций машины при выполнении впускных и выпускных отверстий в распределительном элементе.
Машина объемного измещения содержит корпус 1 в виде кольца-статора цилиндрической формы, который имеет на внутренней поверхностивыступы 2. С обеих сторон корпуса 1 герметично закреплены торцевые крышки 3, которые имеют впускные 4 и выпускные 5 отверстия, снабженные клапанами 6. В полости корпуса 1 установлен на валу 7 отбалансированный кулачковый ротор 8, имеющий один выступ. Ротор 8 выполнен заодно с валом 7, при этом вал 7 установлен с возможностью вращения герметично в торцевых крышках 3 через опорные элементы 9, выполненные в виде скользящих втулок или подшипников.
Ротор 8 при вращении герметично контактирует с установленными в полости корпуса 1 разделительными элементами 10, шарнирно закрепленными на торцевых крышках 3 или на внутренней поверхности корпуса 1 с помощью шарнирного узла 11. Каждый разделительный элемент 10 подпружинен с помощью связанной с корпусом 1 или с шарнирным узлом 11 пружиной (не показана). Разделительные элементы 10 также герметично контактируют с соответствующими выступами 2 корпуса 1 при ращении ротора 8, причем скользящая по выступам 2 поверхность каждого разделительного элемента 10 имеет радиусную форму. Между выпуклой поверхностью каждого разделительного элемента 10 и соответствующим выступом 2, а также на части поверхности каждого разделительного элемента 10, со стороны контакта с ротором 8, установлены съемные уплотнители 12, которые легко заменяются в случае их износа. Между плоскими поверхностями ротора 8 и торцевыми крышками 3, перекрывая места контакта разделительных элементов 10 с выступами 2 корпуса 1 и с ротором 8, установлены уплотнительные элементы 13, имеющие крестообразую форму, ответвления которого исходят от охватывающего вал 7 кольца (не показано). Все уплотнители 12 и 13 выполнены из износостойкого материала, например, из фторопласта, что обеспечивает их долговечность. Соседние разделительные элементы 10 в контакте с соответствующими выступами 2, ротором 8 и уплотнительными элементами 13, при вращении ротора 8, образуют рабочие камеры 14 (всасывания и нагнетания).
На плоских поверхностях ротора 8 установлены накладки 15 из износостойкого материала, обеспечивающие необходимый рабочий угол в процессе работы (90°), которые в случае износа легко заменяются.
В вариантном исполнении вал 7 закреплен неподвижно, например, в дополнительной крышке 16, закрепленной на одной из торцевых крышек 3. В данном случае ротор 8 установлен на валу 7 с возможностью вращения на нем через скользящую втулку 17, позволяющую избежать большие потери на трение. При неподвижной установке вала 7 ротор 8 имеет с одной стороны шестерню 18, предназначенную для связи с приводом (не показан) и расположенную за пределами полости корпуса 1 со стороны дополнительной крышки 16. Сообщенные с рабочими камерами 14 впускные 4 и выпускные 5 отверстия выполнены в другой торцевой крышке 3, противоположной стороне ротора 8 с шестерней 18.
Выпускные 4 и выпускные 5 отверстия могут быть выполнены не в торцевых крышках 3, а в распределительном элементе 19. В данном случае распределительный элемент установлен на валу 7 ротора 8, по меньшей мере, со стороны одной из торцевых крышек 3 соосно с ней с возможностью вращения вместе с валом 7. Преимущественно, распределительные элементы 19, образующие гидрораспределительную систему, устанавливают со стороны обеих торцевых крышек 3 с целью увеличения производительности. Впускные отверстия 4 каждого распределительного элемента 19 сообщены с камерами 14 всасывания, а выпускные отверстия 5 - с камерами 14 нагнетания. Каждый распределительный элемент 19 выполнен, преимущественно, в виде шайбы и герметично контактирует с соответствующей торцевой крышкой 3, при этом на плоской поверхности каждого распределительного элемента 19, со стороны рабочей камеры, заподлицо с торцевыми крышками установлены дополнительные уплотнительные кольца 20, форма которых соответствует форме поверхности распределительного элемента 19, на которой оно установлено. При выполнении впускных 4 и выпускных 5 отверстий в распределительном элементе 19, соосно с валом 7 и герметично с ним закреплены на торцевых крышках 3 вторые крышки 21, образующие камеры 22, которые сообщены с впускными отверстиями 4 распределительных элементов 19. Вторые крышки 21 имеют отверстия (не показаны), служащие для забора перекачиваемой среды извне. На валу 7 и на каждом распределительном элементе 19 закреплены с возможностью вращения вместе с ними первые крышки 23, образующие полости 24, сообщенные с выпускными отверстиями 5 распределительных элементов 19 и с каналом 25, проходящим через центр вала 7, служащий для передачи перекачиваемой среды в накопительную камеру 26, образованную соответствующей второй крышкой 21 и закрепленной на ней третьей крышкой 27.
При таком исполнении машина объемного измещения может иметь три секции, которые разделены друг от друга промежуточными перегородками 28 с отверстиями (не показаны) для сообщения соседних рабочих камер 14 соседних секций. Коаксиально перегородке 28 на валу 7 установлен подшипник 29.
Благодаря такому выполнению насоса обеспечивается возможность восприятия больших давлений, что позволяет перекачивать массу в больших объемах за короткое время. Уменьшается износ разделительных элементов.
Кроме того, такая геометрия (форма) ротора с одним выступом, такие радиусы его рабочей поверхности позволяют наиболее оптимально работать насосу без больших потерь на трение и без скачков разделительных элементов 10.