Ротационная машина объемного действия

Предложена ротационная машина (фиг. 1) состоящая из цилиндра (1), в котором эксцентрично (с эксцентриситетом е) расположен цилиндрический ротор (2), приводимый во вращательное движение валом. Направление вращения вала для данного примера - по часовой стрелке. Ротор снабжен дополнительным цилиндром (4), размещенным внутри ротора концентрично его окружности, а на его наружной и внутренней цилиндрических поверхностях установлены с возможностью свободного скольжения вокруг ротора и внутри него соответственно наружное (5) и внутреннее (6) кольца, ширина кольца (5) равна ширине наружной поверхности ротора (2), равной высоте цилиндра (1), а ширина внутреннего кольца (6) равна высоте неподвижного цилиндрического выступа (7), размещенного в дополнительном цилиндре (4) соосно с цилиндром (1). Две разделительные подпружиненные пластины (8) и (9) размещены в пазу выступа (7) и в пазу корпуса (10) цилиндра. По обе стороны от пластин расположены всасывающие окна (11) и (12) и нагнетательные самодействующие клапаны (13) и (14). Эти окна и клапаны размещены в стойке (16). Болты (17) служат для стяжки конструкции, а болты (18) - для крепления выступа (7). При вращении ротор (2) вместе с кольцами (5) и (6) совершает орбитальное движение, при котором изменяются серповидные объемы цилиндров (1) и (4), в результате чего происходит всасывание рабочего тела через окна (11) и (12) него нагнетание через нагнетательные клапаны (13) и (14) потребителю. Машина может работать одновременно с разными по химическому составу газами, с разными жидкостями и одновременно с газом и жидкостью без их существенного взаимного проникновения. Наличие дополнительного цилиндра (4) внутри ротора (2) улучшает массогабаритные характеристики, а наличие колец (5) и (6) повышает ресурс работы машины. 2 з.п. ф-лы, 2 илл.

Полезная модель относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использовано при создании комбинированным машин объемного действия, сжимающих одновременно или попеременно жидкости и газы.

Известна ротационная машина объемного действия, содержащая цилиндр с эксцентрично расположенным в нем цилиндрическим ротором (патент РФ 2295057, МПК F02M 53/00, Система впрыска топлива. -Омский государственный технический университет, опубл. 10.03.2007).

Известна также машина объемного действия, содержащая цилиндр с эксцентрично расположенным в нем цилиндрическим ротором и, по крайней мере, две разделительные пластины, по обеим сторонам которых расположены всасывающие окна и нагнетательные клапаны (патент на полезную модель РФ 131821, Роторный насос-компрессор, Омский государственный технический университет, МПК F04С 2/356, F04С 18/356, опубл. 27.08.2013).

Недостатком известных конструкций является их низкие массогабаритные характеристики, то есть высокая удельная (по отношению к производительности) масса. Кроме того, при работе с разнородными средами (например, в качестве насос-компрессора, когда сжимается газ и перекачивается жидкость), невозможно избавиться от их существенного взаимного проникновения, т.к. между ними нет достаточно протяженной уплотнительной щели, что сужает область применения конструкции.

Задачей полезной модели является повышение массогабаритных характеристик за счет снижения удельной массы конструкции и расширение области ее применения.

Данный технический результат достигается тем, что в известной ротационной машине объемного действия в ротор снабжен дополнительным цилиндром, в котором размещен неподвижный цилиндрический выступ, причем одна из двух разделительных пластин установлена в этом выступе. На наружной и внутренней цилиндрической поверхности ротора могут быть установлены с возможностью свободного скольжения вокруг ротора и внутри него наружное и внутреннее кольцо, причем ширина наружного кольца равна ширине наружной поверхности ротора, а ширина внутреннего кольца равна высоте цилиндрического выступа.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами.

На фиг. 1 схематично изображено поперечное сечение ротационной машины в плоскости вращения ротора, а на фиг. 2 - ее боковое сечение плоскостью А-А.

Ротационная машина (фиг. 1) состоит из цилиндра 1, в котором эксцентрично (с эксцентриситетом е) расположен цилиндрический ротор 2, приводимый во вращательное движение валом 3 (см. также фиг. 2). Направление вращения вала 3 и ротора 2 для данного примера - по часовой стрелке (фиг. 1). Ротор 2 снабжен дополнительным цилиндром 4, размещенным внутри ротора концентрично его окружности, а на его наружной и внутренней цилиндрических поверхностях установлены с возможностью свободного скольжения вокруг ротора и внутри него соответственно наружное 5 и внутреннее 6 кольца, причем ширина наружного кольца 5 равна ширине наружной поверхности ротора 2, равной высоте цилиндра 1, а ширина внутреннего кольца 6 равна высоте неподвижного цилиндрического выступа 7, размещенного в дополнительном цилиндре 4 соосно с цилиндром 1. Высота выступа 7 равна высоте цилиндра 4.

Две разделительные подпружиненные пластины 8 и 9 размещены соответственно - одна в пазу выступа 7, а другая - в пазу корпуса 10 цилиндра 1. По обе стороны от пластин 8 и 9 расположены всасывающие окна 11 и 12 и нагнетательные самодействующие клапаны 13 и 14. Упомянуты окна и клапаны размещены в крышке 15 или в стойке 16.

Болты 17 служат для стяжки конструкции, а болты 18 - для крепления выступа 7 к крышке 15.

Ротационная машина работает следующим образом.

При вращении вала 3 ротор 2 вместе с кольцами 5 и 6 совершает орбитальное движение, при котором изменяются серповидные объемы цилиндров 1 и 4, в результате чего происходит всасывание рабочего тела через окна 11 12 (при увеличении серповидного объема цилиндров 1 и 4) и его нагнетание через нагнетательные клапаны 13 и 14 потребителю (при уменьшении серповидного объема цилиндров 1 и 4).

Разделительные пластины 8 и 9, постоянно прижатые своими пружинами соответственно к внутреннему 6 и наружному 5 кольцам, перемещаясь в своих пазах перпендикулярно направлению орбитального смещения ротора 2, разделяют увеличивающиеся (процесс всасывания) и уменьшающиеся (процесс нагнетания) серповидные пространства цилиндров 4 и 1.

Наличие колец 5 и 6, свободно скользящих по радиальной наружной и внутренней поверхности ротора 2 позволяет исключить трение скольжения ротора 2 о разделительные пластины 9 и 8 и, кроме того, обеспечить снижение скорости трения скольжения между упомянутыми кольцами и разделительными пластинами и между кольцами и ротором за счет распределения силы трения между несколькими поверхностями в цепочке: «разделительная пластина - кольцо - ротор». Это позволяет снизить износ рабочих поверхностей и увеличить ресурс работы машины.

К всасывающим окнам 12 и 11 могут подводиться различные жидкие или газообразные вещества. Например, к окну 12 - газ, а к окну 11 - жидкость (или наоборот). В этом случае машина работает как насос-компрессор. К этим окнам могут подводиться и однородные вещества - только газ (машина работает как компрессор) или только жидкость (машина работает, как насос). В том числе и газы и жидкости при работе в режиме компрессора или насоса могут иметь разный состав.

В любом случае рабочие объемы цилиндров 1 и 4 хорошо разделены конструктивным щелевым уплотнением, образованным при сборке торцами ротора 2 и колец 5 и 6 с одной стороны, и внутренними плоскостями стойки 16 и крышки 15 с другой стороны. Этот зазор определяется технологическими возможностями изготовителя и может составлять всего несколько микрометров, будучи достаточно протяженным. В связи с этим область применения данной машины намного шире известных, т.к. в ней одновременно могут сжиматься и подаваться потребителю газы и жидкости без их существенного взаимного проникновения.

Кроме того, объем рабочих полостей данной машины по отношению к ее габаритам и массе больше, чем у известных ротационных машин с «катящимся» ротором, ориентировочно на 50-60% за счет более полного использования внутреннего объема материала ротора путем размещения в нем дополнительного цилиндра, что существенно улучшает ее массогабаритные характеристики.

1. Ротационная машина объемного действия, содержащая цилиндр с эксцентрично расположенным в нем цилиндрическим ротором и, по крайней мере, две разделительные пластины, по обеим сторонам которых расположены всасывающие окна и нагнетательные клапаны, отличающаяся тем, что ротор снабжен дополнительным цилиндром, в котором размещен неподвижный цилиндрический выступ, причем одна из двух разделительных пластин установлена в этом выступе.

2. Ротационная машина по п. 1, отличающаяся тем, что на наружной и внутренней цилиндрической поверхности ротора установлены с возможностью свободного скольжения вокруг ротора и внутри него наружное и внутреннее кольца, причем ширина наружного кольца равна ширине наружной поверхности ротора, а ширина внутреннего кольца равна высоте цилиндрического выступа.

РИСУНКИ