Роторная машина

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(57) 1. Роторная машина, содержащая корпус с, по меньшей мере, одним разделителем и торцовыми крышками, образующими рабочие полости, сообщенные с каналами всасывания и нагнетания, коаксиально установленный в корпусе ротор с радиальными прорезями, в которых размещены с возможностью возвратно-поступательного перемещения лопасти, и механизм принудительного перемещения лопастей, снабженный направляющими цапфами,расположенными концентрично оси ротора на торцах лопастей, обращенных к одной из торцовых крышек корпуса, и взаимодействующими с роликами, отличающаяся тем, что механизм принудительного перемещения лопастей содержит шестерню, жестко закрепленную на валу ротора и находящуюся в зацеплении с, по меньшей мере,одним валом-шестерней, размещенным в отверстиях торцовой крышки и корпуса и снабженным эксцентриком,установленным с возможностью взаимодействия с шатуном, соединенным с ползуном, снабженным роликами,перегородку, закрепленную на торце корпуса со стороны 3135 1 шестерни ротора и имеющую, по меньшей мере, один цилиндрический сегмент и радиальную прорезь, в которой размещен упомянутый ползун, причем направляющие цапфы лопастей выполнены в виде цилиндрических сегментов, взаимодействующих с роликами и цилиндрическим сегментом перегородки, а передаточное отношение шестерни ротора и вала-шестерни кратно количеству лопастей, при этом величина эксцентриситета эксцентрика валашестерни больше рабочей высоты лопастей на величину, пропорциональную толщине лопастей и разделителя. 2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что расстояние между роликами ползуна равно толщине цилиндрических сегментов лопастей. 3. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что радиус наружной поверхности цилиндрического сегмента перегородки равен радиусу внутренних поверхностей цилиндрических сегментов лопастей. Изобретение относится к области машиностроения, в частности к гидро- и пневмомашинам, которые могут использоваться в качестве насосов, компрессоров и моторов. Известна объемная роторная машина с соосно установленными статором и ротором, в радиальных пазах которого размещены пластины, принудительно перемещаемые вдоль пазов, образующие с ротором, статором и разделителями, укрепленными на статоре, рабочие камеры 1. В роторе выполнены два кольцевых паза, выходящих на противоположные боковые стенки статора, на которых установлены разделители, входящие в кольцевые пазы ротора. С внутренней стороны одной из боковых стенок статора эксцентрично установлен палец, относительно которого свободно проворачиваются оттяжки с радиальными пазами, затягивающие пластины в тело ротора в момент прохождения их под разделителями. Известна также объемная роторная машина, содержащая статор и соосно установленный ротор, в радиальных пазах которого размещены пластины, принудительно перемещаемые вдоль пазов и образующие со статором, ротором и разделителями рабочие камеры 2. В роторе выполнены кольцевые пазы, выходящие на противоположные боковые стенки статора, на которых установлены разделители, причем радиальные пазы ротора выполнены сквозными по толщине ротора, высота их больше радиуса наружной поверхности кольцевого паза ротора, но меньше радиуса внешней поверхности ротора, а ширина каждой пластины больше, чем глубина кольцевых пазов ротора. Известна роторная машина объемного расширения, содержащая корпус с периферийной и торцовыми поверхностями, последние из которых снабжены замкнутыми направляющими канавками, ротор с жестко связанными с ним торцовыми дисками, причем ротор и диски снабжены радиальными прорезями, лопасти,установленные в прорезях ротора и снабженные цапфами, размещенными в прорезях торцовых дисков, и ролики, установленные по два на каждой цапфе, причем, по меньшей мере, один ролик из каждой пары размещен в направляющей канавке торцовой поверхности корпуса 3. Торцовые диски снабжены направляющими пазами, в которых размещены другие ролики из каждой пары, а ротор снабжен цилиндрическими расточками, выполненными в теле ротора в плоскости, перпендикулярной плоскости радиальной прорези, и в них установлены опорные катки, контактирующие с верхней частью лопасти. Однако известны роторные машины имеют ограниченную производительность. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является роторная машина,содержащая корпус с разделителями и торцовыми крышками, образующими рабочие полости, сообщенные с каналами всасывания и нагнетания, коаксиально установленный в корпусе роторс радиальными прорезями, в которых размещены с возможностью возвратно-поступательного перемещения лопасти, и механизм принудительного перемещения лопастей, снабженный направляющими цапфами с роликами, расположенными концентрично оси ротора на торцах лопастей и размещенными в направляющих пазах торцовых крышек корпуса 4. Недостаток известной машины заключается в необходимости соблюдения минимально допустимого радиуса кривизны направляющих пазов в крышках корпуса, что ограничивает выполнение лопастей с большей высотой рабочей части и увеличивает диаметр ротора, уменьшая при этом объем рабочих полостей, а в конечном итоге, приводит к уменьшению производительности роторной машины. Задачей настоящего изобретения является повышение производительности роторной машины. Указанная задача решается тем, что в роторной машине, содержащей корпус с, по меньшей мере, одним разделителем и торцовыми крышками, образующими рабочие полости, сообщенные с каналами всасывания и нагнетания, коаксиально установленный в корпусе ротор с радиальными прорезями, в которых размещены с возможностью возвратно-поступательного перемещения лопасти, и механизм принудительного перемещения лопастей, снабженный направляющими цапфами, расположенными концентрично оси ротора на торцах лопастей, обращенных к одной из 2 3135 1 торцевых крышек корпуса, и взаимодействующими с роликами, механизм принудительного перемещения лопастей содержит шестерню, жестко закрепленную на валу ротора и находящуюся в зацеплении с, по меньшей мере, одним валом-шестерней, размещенным в отверстиях торцовой крышки и корпуса и снабженным эксцентриком, расположенным с возможностью взаимодействия с шатуном, соединенным с ползуном, снабженным роликами, перегородку,закрепленную на торце корпуса со стороны шестерни ротора и имеющую, по меньшей мере, один цилиндрический сегмент и радиальную прорезь, в которой размещен упомянутый ползун, причем направляющие цапфы лопастей выполнены в виде цилиндрических сегментов, взаимодействующих с роликами и цилиндрическим сегментом перегородки, а передаточное отношение шестерни ротора и вала-шестерни кратно количеству лопастей, при этом величина эксцентриситета эксцентрика вала-шестерни больше рабочей высоты лопастей на величину, пропорциональную толщине лопастей и разделителя, расстояние между роликами ползуна равно толщине цилиндрических сегментов лопастей, а радиус наружной поверхности цилиндрического сегмента перегородки равен радиусу внутренних поверхностей цилиндрических сегментов лопастей. Таким образом, техническое решение заявляемой роторной машины с таким конструктивным исполнением механизма принудительного перемещения лопастей позволяет увеличить производительность машины за счет увеличения объема рабочих полостей путем уменьшения диаметра ротора и увеличения рабочей высоты лопастей. Кроме этого, выполнение шестерни ротора и вала-шестерни с передаточным отношением, кратным количеству лопастей, а соблюдение расстояния между роликами ползуна, равным толщине цилиндрических сегментов лопастей, и радиуса наружной поверхности цилиндрического сегмента, равным радиусу внутренних поверхностей цилиндрических сегментов лопастей, исключает заклинивание вращающихся деталей и обеспечивает прижимание лопастей к цилиндрической поверхности корпуса, что повышает надежность машины. На фиг. 1 изображена роторная машина в продольном разрезе (вариант исполнения с двумя разделителями и двумя валами-шестернями). На фиг. 2 - то же, разрез А-А на фиг. 1. На фиг. 3, 4, 5, 6 - то же, разрез Б-Б на фиг. 1 и схемы принудительного перемещения лопастей. На фиг. 7 - вид лопасти в аксонометрии. На фиг. 8 - общий вид перегородки. На фиг. 9 - то же, вид сверху. Роторная машина содержит корпус 1 с разделителями 2, 3 и торцовыми крышками 4, 5, образующими рабочие полости 6, 7, сообщенные с каналами всасывания 8 и нагнетания 9. В корпусе 1 коаксиально ему установлен ротор 10 с радиальными прорезями 11, в которых размещены с возможностью возвратнопоступательного перемещения лопасти 12. На торцах лопастей 12, обращенных к одной из торцовой крышки 4 корпуса 1, выполнены направляющие цапфы в виде цилиндрических сегментов 13, расположенных концентрично оси ротора 10. Машина содержит механизм принудительного перемещения лопастей 12, имеющий шестерню 14, жестко закрепленную на валу 15 ротора 10 и находящуюся в зацеплении с валамишестернями 16, размещенными в отверстиях торцовой крышки 4 и корпуса 1. Валы-шестерни 16 снабжены эксцентриками 17, расположенными с возможностью взаимодействия с шатунами 18, соединенными с ползунами 19, снабженными роликами 20, расстояние между которыми равно толщине цилиндрических сегментов 13 лопастей 12. Механизм принудительного перемещения лопастей 12 содержит также перегородку 21,закрепленную на торце корпуса 1 со стороны шестерни 14 ротора 10 и имеющую цилиндрические сегменты 22, расположенные концентрично оси ротора 10, и радиальные прорези 23, в которых размещены ползуны 19, при этом радиус наружной поверхности цилиндрических сегментов 22 перегородки 21 равен радиусу внутренних поверхностей цилиндрических сегментов 13 лопастей 12, а длина их окружности равна соответственно 90 и 45 градусов. Шестерня 14 ротора 10 и валы-шестерни 16 имеют передаточное отношение, кратное количеству лопастей 12. Роторная машина работает следующим образом. В режиме, например, насоса при вращении ротора 10 в корпусе 1 (фиг. 2) передние грани лопастей 12,совершающих рабочий ход, сжимают рабочее тело (жидкость или газ) в рабочей полости 7, перемещая его в каналы 9 нагнетания. При этом за задними гранями лопастей 12 возникает разрежение в рабочей полости 6,и рабочее тело поступает в последнюю через каналы 8 всасывания. Одновременно шестерня 14 ротора 10 через валы-шестерни 16, эксцентрики 17 и шатуны 18 приводят в возвратно-поступательное движение ползуны 19 (фиг. 3-6). При передаточном отношении шестерни 14 и валовшестерен 16, кратным количеству лопастей, например четырем, за один оборот ротора 10 ползуны 19 совершают восемь ходов. С приходом ползунов 19 в верхнюю мертвую точку (фиг. 3) передние торцы цилиндрических сегментов 13 двух лопастей 12 расположены между роликами 20 в плоскости их осей, а их задние торцы - в одной плоскости с передними торцами цилиндрических сегментов 22 перегородки 21. Задние торцы цилиндрических сегментов 13 двух других лопастей 12 в это время расположены в одной плоскости с задними торцами цилиндрических сегментов 22 перегородки 21, поджимая к цилиндрической поверхности корпуса 1 лопасти 12. При последующем повороте ротора 10 ползуны 19, пройдя верхнюю мертвую точку, движутся навстречу друг другу в радиальных прорезях 23 перегородки 21, перемещая в этом же направлении захваченные роликами 20 сегменты 13 и лопасти 12. Цилиндрические сегменты 13 двух других лопастей 12 скользят по цилиндрическим сегментам 22 перегородки 21, при этом эти лопасти 12 продолжают совершать рабочий ход. 3135 1 При приходе ползунов 19 в нижнюю мертвую точку середины сегментов 13 лопастей 12 расположены в одной плоскости с осями роликов 20, ползунов 19 и шатунов 18, а лопасти 12 утапливаются в прорезях 11 ротора 10 в момент прохождения их под разделителями 2, 3 (фиг. 4). Цилиндрические сегменты 13 двух других лопастей 12 при этом находятся в контакте с цилиндрическими сегментами 22 перегородки 21, поджимая эти лопасти 12 к цилиндрической поверхности корпуса 1. При дальнейшем повороте ротора 10 ползуны 19, пройдя нижнюю мертвую точку, двигаются в обратном направлении, перемещая в этом же направлении и две лопасти 12. Две другие лопасти 12 продолжают совершать рабочий ход, скользя сегментами 13 по сегментам 22 перегородки 21. При приходе ползунов 19 вновь в верхнюю мертвую точку задние торцы сегментов 13 лопастей 12 расположены между роликами 20 в плоскости их осей (фиг. 5), а их передние торцы - в одной плоскости с задними торцами сегментов 22 перегородки 21. При дальнейшем повороте ротора 10 ползуны 19, пройдя верхнюю мертвую точку, движутся навстречу друг другу, совершая холостой ход, т.к. в это время сегменты 13 лопастей 12 не взаимодействуют с роликами 20, а скользят по сегментам 22 перегородки 21, поджимая лопасти 12 к цилиндрической поверхности корпуса 1 (фиг. 6). При этом все лопасти 12 совершают рабочий ход. В дальнейшем цикл повторяется. Аналогично осуществляется работа роторной машины в режимах компрессора или мотора. Конструкция роторной машины позволяет работать в реверсивном режиме путем изменения функций каналов всасывания 8 и нагнетания 9. Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет увеличить высоту рабочей части лопастей путем углубления радиальных пазов в роторе, уменьшить диаметр ротора, тем самым увеличить объем рабочих полостей, что значительно увеличивает производительность роторной машины. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.