КОНСТРУКТИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ВИНТОВОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к роторным машинам с винтовым зацеплением взаимодействующих элементов и может быть использовано, например, в двигателях для вращения ротора от насосной подачи текучей среды или в насосах для подачи текучей среды за счет вращения ротора, предназначенных для бурения нефтяных и газовых скважин, добычи нефти и перекачивания жидкостей.
Известен конструктивный элемент винтовой машины - статор насоса (пат. US 6309195, МПК F04C 2/107, опубл. 2001.10.30), содержащий корпус с внутренней винтовой боковой поверхностью, полученной ковкой.
Такой статор имеет низкую точность геометрических параметров винтовой поверхности, а технология его изготовления очень сложна и требует использования сложного оборудования.
Известен другой конструктивный элемент винтовой машины - статор насоса (пат. US 7192260, МПК F03C 2/08, опубл. 2007.03.20), содержащий корпус с внутренней винтовой боковой поверхностью, полученной при электрохимической обработке.
Такой статор имеет внутреннюю винтовую поверхность с более точными геометрическими параметрами.
Однако технология изготовления такого статора также очень сложна и требует использования сложного оборудования, что увеличивает стоимость статора.
Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является конструктивный элемент винтовой машины - статор винтовой героторной машины (пат. RU 2362880 МПК F01C 1/107 (2006.01), опубл. 2009.07.27), содержащий детали (ступени), зафиксированные с образованием многозаходной внутренней винтовой поверхности.
Статор такой конструкции имеет меньшую стоимость и может быть изготовлен большой длины (5-7 м), так как состоит из ступеней с внутренними винтовыми многозаходными зубьями, снабженных устройствами фиксации взаимного окружного положения.
Однако технология изготовления такого статора также сложна и требует использования сложного оборудования для изготовления ступеней с внутренней винтовой поверхностью.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание конструктивного элемента винтовой машины, имеющего точные геометрические параметры, простую технологию изготовления с использованием простого оборудования.
Поставленная задача решается усовершенствованием конструктивного элемента винтовой машины, например статора с внутренней боковой поверхностью или ротора с наружной боковой поверхностью, содержащего детали, зафиксированные с образованием винтовой поверхности.
Это усовершенствование заключается в том, что детали выполнены в виде пластин с контуром, совпадающим с контуром поперечного сечения винтовой поверхности, повернутых относительно друг друга вокруг оси винтовой поверхности.
Такое усовершенствование позволяет получить конструктивный элемент винтовой машины, как с внешней, так и с внутренней винтовой поверхностью, используя простую технологию (например, штамповку или лазерную резку), обеспечивающую высокую точность параметров деталей - пластин с контуром, совпадающим с контуром поперечного сечения винтовой поверхности. Последующая фиксация пластин с поворотом относительно друг друга вокруг оси винтовой поверхности позволяет образовать из пластин конструктивный элемент с боковой винтовой поверхностью.
Кроме того, угол поворота двух смежных пластин относительно друг друга может определяться по формуле: α=360°a/t, где:
а - толщина пластины,
t - ход винтовой линии винтовой поверхности.
Обеспечение поворота двух смежных пластин на угол, определяемый вышеприведенной формулой, обеспечивает получение непрерывной винтовой поверхности.
Кроме того, детали конструктивного элемента могут быть выполнены в виде пластин с наружным контуром, который совпадает с контуром поперечного сечения наружной винтовой поверхности - вариант конструктивного элемента - ротора.
Кроме того, детали конструктивного элемента могут быть выполнены в виде пластин с отверстием, контур которого совпадает с контуром поперечного сечения внутренней винтовой поверхности - вариант конструктивного элемента - статора.
Кроме того, между пластинами может быть размещен эластомер, выступающий за контур отверстий пластин и образующий обкладку на внутренней винтовой поверхности, что позволяет получить при сборке статор с эластичной обкладкой, зафиксированной на внутренней винтовой поверхности. При этом исключаются операции отдельного изготовления эластичной обкладки и ее закрепления на внутренней винтовой поверхности.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез конструктивного элемента с наружной винтовой боковой поверхностью, на фиг.2 - пластина конструктивного элемента с наружной винтовой боковой поверхностью, на фиг.3 - продольный разрез конструктивного элемента с внутренней винтовой боковой поверхностью, на фиг.4 - пластина конструктивного элемента с внутренней винтовой боковой поверхностью, на фиг.5 - продольный разрез конструктивного элемента с внутренней винтовой боковой поверхностью и эластичной обкладкой, на фиг.6 - выносной элемент A фиг.5, на фиг.7 - относительное положение двух смежных пластин в статоре, на фиг.8 - относительное положение двух смежных пластин в роторе.
Конструктивный элемент винтовой машины - ротор (фиг.1) содержит детали, выполненные в виде пластин 1 с контуром 2, совпадающим с контуром поперечного сечения наружной винтовой поверхности 3. Пластины 1 повернуты относительно друг друга вокруг оси винтовой поверхности и зафиксированы с образованием винтовой поверхности 3. Конструктивный элемент винтовой машины - статор (фиг.3) содержит детали, выполненные в виде пластин 4 с отверстием, контур 5 которого, совпадает с контуром поперечного сечения внутренней винтовой поверхности 6. Пластины 4 повернуты относительно друг друга вокруг оси винтовой поверхности и зафиксированы с образованием внутренней винтовой поверхности 6. Угол поворота двух смежных пластин 1 ротора или пластин 4 статора относительно друг друга определяется по формуле: α=360°a/t, где:
a - толщина пластины 1 или 4,
t - ход винтовой линии винтовой поверхности 3 или 6. В варианте на фиг.3 пластины 4 в собранном виде размещены в кожухе 7. В варианте на фиг.5 между пластинами 4 размещен эластомер 8, выступающий за контур 5 отверстий пластин 4 и образующий обкладку 9 на внутренней винтовой поверхности 6. В приведенных вариантах винтовые поверхности 3 и 6 многозаходные.
Для изготовления конструктивных элементов штамповкой или лазерной резкой из листового материала получают пластины 1 (фиг.2) с контуром 2, совпадающим с контуром поперечного сечения наружной винтовой поверхности 3 или пластины 4 (фиг.4) с контуром 5, совпадающим с контуром поперечного сечения внутренней винтовой поверхности 6. Сборку пластин 1 осуществляют на оправке 10, а пластин 4 - на оправке 11, обеспечивая поворот пластин относительно друг друга вокруг оси винтовой поверхности, с образованием боковой винтовой поверхности - наружной непрерывной многозаходной винтовой поверхности 3 ротора (фиг.1) или внутренней непрерывной многозаходной винтовой поверхности 6 статора (фиг.3). После сборки и фиксации пластин 4 оправку 11 удаляют.
Для изготовления статора с эластичной обкладкой 9 на внутренней винтовой поверхности 6 при сборке между пластинами 4 размещают эластомер 8, выступающий за контур 5 отверстий пластин 4.
Таким образом, использование предлагаемой полезной модели позволяет получить конструктивный элемент винтовой машины, как с внешней, так и с внутренней винтовой поверхностью из деталей (пластин), не имеющих винтовой поверхности. Для изготовления пластин используется простая технология (например, штамповка или лазерная резка), обеспечивающая высокую точность параметров пластин с контуром, совпадающим с контуром поперечного сечения винтовой поверхности. Последующая фиксация пластин с поворотом относительно друг друга вокруг оси винтовой поверхности позволяет образовать из пластин конструктивный элемент с боковой винтовой поверхностью, имеющей высокую точность геометрических параметров, любой длины. Размещение при сборке между пластинами эластомера позволяет получить статор с эластичной обкладкой, зафиксированной на внутренней винтовой поверхности.