Роторно-лопастная машина
Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано в конструкциях роторно-лопастных механизмов роторных машин. К техническим результатам, получаемым от реализации заявленной полезной модели, можно отнести повышение надежности роторно-лопастной машины за счет предотвращения заклинивания взаимодействующих между собой элементов роторно-лопастного механизма, уменьшение трения в рабочих поверхностях трения, уменьшение общих механических потерь и, как следствие, уменьшение пневмогидравлических потерь роторной машины и повышение ее коэффициента полезного действия (КПД). Роторно-лопастная машина имеет неподвижный корпус 1 с внутренней цилиндрической расточкой 2, и окнами подвода 3 и отвода 4 рабочей среды, сообщенными с напорной и сливной магистралями, соответственно (не показано). Полый цилиндрический ротор 5 с приводом (не показано) и продольными радиальными профилированными пазами 6 с противолежащими вогнутыми дугообразными поверхностями установлен в неподвижном корпусе 1 эксцентрично по отношению к расточке 2 неподвижного корпуса 1. Рабочие лопатки-лопасти 7 с проушинами 8 установлены в шарнирах 9, имеющих плоско-выпуклую форму. Шарниры 9 размещены с возможностью поворота в продольных радиальных профилированных пазах 6 полого ротора 5 за счет взаимодействия своей внешней выпуклой поверхностью с их противолежащими вогнутыми дугообразными поверхностями профилированных пазов 6. Проушины 8 лопаток 7 размещены внутри полости 10 ротора 5 и установлены на оси 11, соосной оси внутренней цилиндрической расточки 2 неподвижного корпуса 1. Ось 11 выполнена в виде кривошипа, шип 12 которого установлен в полом цилиндрическом роторе 5 так, что ось шипа 12 соосна оси полого цилиндрического ротора 5. 5 п.формулы. Илл.5.
Полезная модель относится к области энергетического машиностроения и может быть использована в конструкциях роторно-лопастных механизмов роторных машин.
Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, и известным из существующего уровня техники является роторно-лопастная машина, содержащая неподвижный корпус с внутренней цилиндрической расточкой и окнами подвода и отвода рабочей среды, сообщенными с напорной и сливной магистралями, соответственно полый цилиндрический ротор с приводом и продольными радиальными профилированными пазами с противолежащими вогнутыми дугообразными поверхностями, эксцентрично размещенный в расточке корпуса, установленные в шарнирах, имеющих плосковыпуклую форму, лопатки, имеющие рабочие и торцевые поверхности, с проушинами, охватывающими ось, совпадающую с осью расточки корпуса, причем шарниры размещены с возможностью поворота в продольных радиальных профилированных пазах ротора за счет взаимодействия своей внешней выпуклой поверхностью с их противолежащими вогнутыми дугообразными поверхностями (см. США, патент 3892502, НКИ 418/15, 1975).
Достижению требуемого технического результата - повышение эксплуатационных характеристик и надежности работы в более широком диапазоне параметров - в известной роторно-лопастной машине препятствуют, например, значительные пневмогидравлические и механические потери при движении разделительных лопаток-лопастей в радиальных пазах цилиндрического ротора, а также явление заклинивания шарниров и лопаток, имеющее место при высоких коэффициентах трения.
Это наблюдается в результате отклонения профиля поверхности шарнира, взаимодействующей с поверхностью паза ротора, которое может иметь место при удлинении ротора, необходимой для достижения указанных целей, вследствие деформации лопаток-лопастей.
Кроме того, техническое воплощение такой конструкции требует применения определенных конструктивных приемов из-за того, что ось, размещенная в полом роторе и на которой установлены лопатки, тем не менее, закреплена на неподвижном корпусе.
Это усложняет конструкцию машины в целом.
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезной модели, является создание роторно-лопастной машины, обеспечивающей качественное улучшение эксплуатационных характеристик и увеличение производительности роторно-лопастной машины при одновременном увеличении ее ресурса.
К техническим результатам, получаемым от реализации заявленной полезной модели, можно отнести повышение надежности роторно-лопастной машины за счет предотвращения заклинивания взаимодействующих между собой элементов роторно-лопастного механизма, уменьшение трения в рабочих поверхностях трения, уменьшение общих механических потерь и, как следствие, уменьшение пневмогидравлических потерь роторной машины и повышение ее коэффициента полезного действия (КПД).
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что, в роторно-лопастной машине, имеющей неподвижный корпус с внутренней цилиндрической расточкой, образующей рабочую камеру машины, и окнами подвода и отвода рабочей среды, сообщенными с напорной и сливной магистралями, соответственно, полый цилиндрический ротор с приводом и продольными радиальными профилированными пазами, с противолежащими вогнутыми дугообразными поверхностями, установленный в неподвижном корпусе эксцентрично по отношению к расточке неподвижного корпуса, лопатки-лопасти с проушинами, имеющие рабочие и торцевые поверхности, и установленные в шарнирах, имеющих, в свою очередь, плосковыпуклую форму, причем шарниры размещены с возможностью поворота в продольных радиальных профилированных пазах полого ротора за счет взаимодействия своей внешней выпуклой поверхностью с их противолежащими вогнутыми дугообразными поверхностями, согласно полезной модели, проушины лопаток размещены внутри полости ротора и установлены на оси, соосной оси внутренней цилиндрической расточки неподвижного корпуса, и выполненной, в свою очередь, в виде кривошипа, шип которого установлен в полом цилиндрическом роторе так, что ось шипа соосна оси полого цилиндрического ротора.
Шип кривошипа роторно-лопастной машины может быть установлен в полом цилиндрическом роторе с возможность скольжения в нем.
В неподвижном корпусе могут быть выполнены более одной соосной внутренней цилиндрической расточки, образующих рабочие камеры машины, а в роторе выполнено более одной соответствующей полости.
В роторно-лопастной машине во внутренней цилиндрической расточке неподвижного корпуса может быть выполнена, по крайней мере, одна продольная выемка выполнена, которая, в этом случае, может быть выполнена с цилиндрической поверхностью.
Полезная модель поясняется чертежами, где,
На Фиг.1 изображен боковой разрез роторно-лопастной машины;
На Фиг.2 - сечение А-А Фиг.1.
На Фиг.3 - боковой разрез роторно-лопастной машины по п.3 формулы изобретения;
На Фиг.4 - сечение В-В Фиг.3;
На Фиг.5 - сечение С-С Фиг.3;
Для повышения надежности роторно-лопастной машины за счет предотвращения заклинивания взаимодействующих между собой элементов роторно-лопастного механизма, уменьшение трения в рабочих поверхностях трения, уменьшение общих механических потерь в заявленной полезной модели применены следующие комплексные технические решения.
Роторно-лопастная машина имеет неподвижный корпус 1 с внутренней цилиндрической расточкой 2, образующей рабочую камеру машины, и окнами подвода 3 и отвода 4 рабочей среды, сообщенными с напорной и сливной магистралями, соответственно (не показано).
Полый цилиндрический ротор 5 с приводом (не показано) и продольными радиальными профилированными пазами 6 с противолежащими вогнутыми дугообразными поверхностями установлен в неподвижном корпусе 1 эксцентрично по отношению к расточке 2 неподвижного корпуса 1.
Рабочие лопатки-лопасти 7 с проушинами 8 установлены в шарнирах 9, имеющих плоско-выпуклую форму.
Шарниры 9 размещены с возможностью поворота в продольных радиальных профилированных пазах 6 полого ротора 5 за счет взаимодействия своей внешней выпуклой поверхностью с их противолежащими вогнутыми дугообразными поверхностями профилированных пазов 6.
Проушины 8 лопаток 7 размещены внутри полости 10 ротора 5 и установлены на оси 11, соосной оси внутренней цилиндрической расточки 2 неподвижного корпуса 1.
Ось 11 выполнена в виде кривошипа, шип 12 которого установлен в полом цилиндрическом роторе 5 так, что ось шипа 12 соосна оси полого цилиндрического ротора 5.
Шип 12 кривошипа может быть установлен в полом цилиндрическом роторе 5 с возможность скольжения в нем.
В неподвижном корпусе 1 могут быть выполнены более одной соосной внутренней цилиндрической расточки 2, образующих рабочие камеры машины, а в роторе 5 выполнено более одной соответствующей полости 10.
Во внутренней цилиндрической расточке 2 неподвижного корпуса 1 может быть выполнена, по крайней мере, одна продольная выемка 13, которая в этом случае, может быть выполнена с цилиндрической поверхностью.
Роторно-лопастная машина работает следующим образом.
Рабочая среда перемещается от окна подвода 3 к окну отвода 4 (см. стрелки на фиг.2) лопатками 7, которые совершают возвратно поступательные движения относительно ротора 5 при его вращении выдвигаясь и вдвигаясь из шарниров 9, в которых они размещены с зазором или без зазора, но с возможностью скольжения.
Для улучшения эксплуатационных характеристик за счет увеличения длины ротора 5 и надежной работы в более широком диапазоне параметров за счет снижения пневмогидравлических и механических потерь при движении лопаток 7 в радиальныхпрофилированных пазах 6 цилиндрического ротора 5, ось 11 выполнена в виде кривошипа не связанного со статором, а шипы кривошипа 12 установлены в роторе 5 соосно его оси с возможностью скольжения в роторе 5.
Такая фиксация оси 11 лопаток 7 в элементах ротора позволяет избежать перекоса слишком длинной оси в случае ее консольного закрепления в корпусе как у прототипа, и, при необходимости увеличить длину ротора, а также обеспечивает возможность подвода и отвода энергии вращения с обоих концов ротора 5.
Во внутренней цилиндрической расточке 2 может быть выполнена, по крайней мере, одна продольная выемка 13, которая, может быть выполнена с цилиндрической поверхностью с целью очистки ротора 5, подачи смазки или других целей, при этом ось 11, выполненная в виде кривошипа удерживает лопатки 7 через проушины 8 от попадания в продольную выемку(ки) 13 и заклинивания всего механизма.
Роторно-лопастная машина может быть изготовлена с применением традиционных конструкционных материалов в условиях экспериментального или серийного производства.
1. Роторно-лопастная машина, содержащая неподвижный корпус с внутренней цилиндрической расточкой, образующей рабочую камеру машины, и окнами подвода и отвода рабочей среды, сообщенными с напорной и сливной магистралями, соответственно, полый цилиндрический ротор с приводом и продольными радиальными профилированными пазами, установленный в неподвижном корпусе эксцентрично по отношению к расточке неподвижного корпуса, рабочие лопатки-лопасти с проушинами, установленные в шарнирах, размещенных, в свою очередь, с возможностью поворота в продольных радиальных профилированных пазах полого ротора, отличающаяся тем, что проушины лопаток размещены внутри полости ротора и установлены на оси, соосной оси внутренней цилиндрической расточки неподвижного корпуса и выполненной, в свою очередь, в виде кривошипа, шип которого установлен в полом цилиндрическом роторе так, что ось шипа соосна оси полого цилиндрического ротора.
2. Роторно-лопастная машина по п.1, отличающаяся тем, что шип кривошипа установлен в полом цилиндрическом роторе с возможностью скольжения в нем.
3. Роторно-лопастная машина по п.1, отличающаяся тем, что в неподвижном корпусе выполнены более одной соосной внутренней цилиндрической расточки, образующих рабочие камеры машины, а в роторе выполнено более одной соответствующей полости.
4. Роторно-лопастная машина по п.1, отличающаяся тем, что во внутренней цилиндрической расточке неподвижного корпуса выполнена, по крайней мере, одна продольная выемка.
5. Роторно-лопастная машина по п.4, отличающаяся тем, что, по крайней мере, одна продольная выемка во внутренней цилиндрической расточке неподвижного корпуса выполнена с цилиндрической поверхностью.
