Конструктивный элемент винтовой машины

Конструктивный элемент винтовой машины предназначен для использования в двигателях или насосах. Статор или ротор содержат детали, выполненные в виде пластин с контуром, совпадающим с контуром поперечного сечения винтовой поверхности, повернутых относительно друг друга вокруг оси винтовой поверхности. Угол поворота двух смежных пластин относительно друг друга определяется по формуле: =360°a/t, где:

a - толщина пластины,

t - ход винтовой линии винтовой поверхности. Пластины зафиксированы с образованием винтовой поверхности. В статоре между пластинами размещен эластомер, выступающий за контур отверстий пластин и образующий обкладку на внутренней винтовой поверхности. Статор или ротор имеют точные геометрические параметры, простую технологию изготовления с использованием простого оборудования. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

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: =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: =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.

1. Конструктивный элемент винтовой машины, например статор с внутренней боковой поверхностью или ротор с наружной боковой поверхностью, содержащий детали, зафиксированные с образованием винтовой поверхности, отличающийся тем, что детали выполнены в виде пластин с контуром, совпадающим с контуром поперечного сечения винтовой поверхности, повернутых относительно друг друга вокруг оси винтовой поверхности.

2. Конструктивный элемент винтовой машины по п.1, отличающийся тем, что угол поворота двух смежных пластин относительно друг друга определяется по формуле: =360°a/t,

где а - толщина пластины;

t - ход винтовой линии винтовой поверхности.

3. Конструктивный элемент винтовой машины по п.1 или 2, отличающийся тем, что детали выполнены в виде пластин с наружным контуром, который совпадает с контуром поперечного сечения наружной винтовой поверхности ротора.

4. Конструктивный элемент винтовой машины по п.1 или 2, отличающийся тем, что детали выполнены в виде пластин с отверстием, контур которого совпадает с контуром поперечного сечения внутренней винтовой поверхности статора.

5. Конструктивный элемент винтовой машины по п.4, отличающийся тем, что между пластинами размещен эластомер, выступающий за контур отверстий пластин и образующий обкладку на внутренней винтовой поверхности.