EA012812B1 - Объемная роторная машина (варианты) - Google Patents

Abstract

Изобретения относятся к области машиностроения, а именно к роторным машинам с непараллельными осями вращения ротора и поршней. Техническим результатом заявленных изобретений является увеличение надежности синхронизации рабочих органов сферической машины. Сущность изобретения заключается в том, что в роторной объёмной машине, содержащей корпус, рабочая поверхность которого выполнена в виде части сегмента сферы, ротор с концентричной рабочей поверхностью, установленный в корпусе с возможностью вращения, кольцевую концентрическую рабочую полость, образованную корпусом и ротором, разделитель, выполненный в виде наклонной шайбы, установленный неподвижно в корпусе и разбивающий рабочую полость на две части, причём на рабочей поверхности ротора выполнен по меньшей мере один паз вдоль его геометрической оси вращения, в котором установлен с возможностью совершения вращательных колебаний вокруг геометрической оси, пересекающей перпендикулярно геометрическую ось машины, поршень выполнен в виде части диска, частично выступает в рабочую полость для её перекрытия, а в каждой выступающей части поршня имеется прорезь для прохода разделителя. Возможно дополнительное уплотнение прорези и увеличение площади контакта уплотнительным синхронизирующим элементом.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретения относятся к области машиностроения, именно к роторным объёмным машинам, которые могут быть использованы в качестве насосов, компрессоров, гидроприводов и т.д.

Уровень техники

Известна объёмная роторная машина (ОРМ) (8И 2004133654, 8И 2004124353(1), у которой имеется корпус с внутренней полостью кольцевой формы. В этой полости установлен разделитель спиральной формы, в котором установлен ротор. Рабочая поверхность ротора является поверхностью вращения, в которой имеется по меньшей мере один паз вдоль оси вращения ротора, в каждом из которых установлен с возможностью вращения поршень, частично выступающий с одной стороны ротора. Поршень имеет при этом по крайней мере один сквозной вырез по периметру, взаимодействующий с разделителем, для синхронизации вращения поршня с вращением ротора. Окно входа машины и окно выхода машины разнесены вдоль оси ротора и отделяются друг от друга разделителем.

Такая машина имеет следующие преимущества.

Поршень надёжно установлен в прорези ротора, выступая из него частью около половины.

Разнесение окон входа и выхода вдоль оси ротора позволяет легко объединять такие машины в многоступенчатые, в том числе с общим ротором для многих ступеней. Такие машины используются в погружных установках. Общий ротор позволяет снять нагрузки с радиальных, а часто и с упорных подшипников ротора за счёт уравновешивания нагрузок отдельных ступеней при их развороте друг относительно друга.

Существенным преимуществом насоса, созданного на основе такой машины, является постоянство подачи.

Недостатком таких машин является сложная форма разделителя и прорези поршня, не позволяющая осуществить их контакт по большой площади, для снижения износа этой пары трения (для уменьшения идеальной нагрузки на эту пару трения и для увеличения её ресурса).

Известна ОРМ (1458459 и похожая на неё ΌΕ 3206286А1), у которой в корпусе имеются полость в виде сегмента сферы, в которой вдоль оси симметрии полости установлен разделитель в виде сектора круга, перекрывающего полость; ротор, установленный с возможностью вращения в корпусе, с рабочей поверхностью в виде двух усечённых конусов, опирающихся вершинами на сферу с противоположных сторон, причём на поверхности сферы, под углом к оси симметрии ротора, имеется кольцевой паз, выполненный касательно к обоим конусам. В этом пазу закреплён с возможностью вращения поршень, в котором имеется прорезь, способная пропускать разделитель. Причём поршень взаимодействует с разделителем через уплотнительный синхронизирующий элемент (УСЭ), выполненный в виде цилиндра, рассечённого пополам прорезью, начинающейся на одном конце и идущей практически до второго торца. Окно входа рабочего тела и соответствующее ему окно выхода расположено по одну сторону поршня. С другой стороны поршня имеется ещё пара окон входа и выхода.

Преимущества такой машины следующие: хороший контакт поршня с камерой корпуса по сферической поверхности, хороший контакт между поршнем, уплотняющим элементом и разделителем, простые геометрические формы: плоский разделитель, плоский поршень и т.д.

ОРМ имеет также недостатки: неудобство объединения такой машины в многоступенчатую машину, связанное с тем, что окно входа и выхода находятся по одну сторону поршня, и для прохода из ступени в ступень необходимо делать канал, обходящий сферическую полость корпуса вдоль оси ротора. Недостатками также являются неравномерность подачи, слабое крепление поршня (только частью, сидящей в пазу на сфере), которое к тому же ослабляет вал за счёт кольцевого паза, ненадёжное крепление уплотнительного силового элемента в прорези поршня (возможно заклинивание при увеличении нагрузки).

Известна ОРМ (ΌΕ 3146782 А1), у которой имеются корпус с полостью в виде сегмента сферы, ротор, установленный с возможностью вращения, в котором выполнен сквозной разрез вдоль оси ротора. Также имеются поршень в виде диска, установленный в пазу ротора с возможностью вращения, камера в виде сферического сегмента, перегороженная разделителем по ходу вращения ротора, окна выхода и входа, расположенные до и после разделителя соответственно. Причём вращение поршня синхронизировано с вращением ротора при помощи вала неподвижно идущего через ротор и системы шестерёнок, одна из которых закреплена на поршне.

Преимуществами этой машины являются сферический контакт поршня и камеры, надёжность крепления поршня, выступающего в обе стороны из вала, наличие прочного вала (продольный паз мало его ослабляет), возможность вывести (развести) окна входа и выхода вдоль вала для объединения нескольких ступеней на одном валу, независимость утечек от износа механизма синхронизации.

Недостатком является ненадёжный механизм синхронизации, особенно если надо пропустить вал шестерни через несколько ступеней.

Целью изобретения является создание объёмной роторной высокооборотной машины повышенной герметичности с надёжным креплением вытеснительного элемента (поршня), надёжным механизмом синхронизации, допускающими многократные кратковременные перегрузки, большим ресурсом, с низкими инерциальными нагрузками со стороны поршня на механизм синхронизации.

- 1 012812

Поставленная задача достигается тем, что согласно изобретению в объёмной роторной машине, содержащей корпус, рабочая поверхность которого выполнена в виде части сегмента сферы, ротор с выходным валом и концентричной рабочей поверхностью, установленный в корпусе с возможностью вращения, кольцевую концентрическую рабочую полость, образованную корпусом и ротором, разделитель, выполненный в виде наклонной шайбы, установленный неподвижно в корпусе и разбивающий рабочую полость на две части, причём на рабочей поверхности ротора выполнен по меньшей мере один паз вдоль его геометрической оси вращения, в котором установлен с возможностью совершения вращательных колебаний вокруг геометрической оси пересекающей перпендикулярно геометрическую ось машины поршень, выполненный в виде части диска, частично выступающий в рабочую полость для её перекрытия, а в каждой выступающей части поршня имеется прорезь для прохода разделителя, средством синхронизации поршня является разделитель, выполненный в виде наклонной шайбы и закреплённый неподвижно в корпусе.

Согласно изобретению рабочая поверхность ротора выполнена в виде двух соосных поверхностей усеченных конусов опирающихся усеченной частью на сферу.

Поставленная задача достигается также тем, что согласно изобретению пазы на рабочей поверхности ротора соединяются в середине ротора.

Поставленная задача достигается также тем, что согласно изобретению разделитель выполнен в виде плоской шайбы.

Поставленная задача достигается также тем, что согласно изобретению разделитель выполнен в виде шайбы с конической рабочей поверхностью.

Поставленная задача достигается также тем, что согласно изобретению разделитель установлен в корпусе так, что касается ротора диаметрально противоположными частями разделителя, находящимися на его противоположных сторонах.

Поставленная задача достигается также тем, что согласно изобретению на разделителе в местах касания ротора выполнены выемки.

Поставленная задача достигается также тем, что согласно изобретению разделитель выполнен в виде двух частей шайбы.

Поставленная задача достигается также тем, что согласно изобретению части шайбы соединяются по разъему в виде «>».

Поставленная задача достигается также тем, что согласно изобретению поршень выполнен в виде диска со сферической боковой поверхностью и с двумя прорезями для прохода разделителя.

Поставленная задача достигается также тем, что согласно изобретению поршень выполнен в виде диска с двумя прорезями для прохода разделителя с облегчениями на участках удаленных от прорезей.

Поставленная задача достигается также тем, что согласно изобретению поршень выполнен в виде усеченного сектора диска менее 180° с одной прорезью для прохода разделителя.

Поставленная задача достигается также тем, что согласно изобретению в прорези поршня установлен, по меньшей мере, один уплотняющий синхронизирующий элемент.

Поставленная задача достигается также тем, что согласно изобретению уплотняющий синхронизирующий элемент выполнен в виде цилиндра с прорезями на его концах, причём плоскости прорезей совпадают.

Поставленная задача достигается также тем, что согласно изобретению боковые площади прорезей расширены за счёт выступов.

Поставленная задача достигается также тем, что согласно изобретению средняя часть уплотняющего соединительного элемента имеет меньший диаметр.

Поставленная задача достигается также тем, что согласно изобретению уплотняющий синхронизирующий элемент выполнен в виде накладок на прорезь поршня.

Поставленная задача достигается также тем, что согласно изобретению уплотняющий синхронизирующий элемент выполнен в виде двух пластинок, соединённых осью.

Поставленная задача достигается также тем, что согласно изобретению уплотняющий синхронизирующий элемент выполнен в виде ролика.

Изобретение поясняется при помощи чертежей.

На фиг. 1 представлена в изометрии ступень объёмной роторной машины со снятой «восходящей» частью корпуса (при этом для улучшения понимания соответствующая ей часть разделителя оставлена).

На фиг. 2 представлен в изометрии внешний вид ОРМ с окнами входа и выхода.

На фиг. 3 представлена в изометрии «нисходящая» часть корпуса.

На фиг. 4 представлено в изометрии взаимодействие поршня и разделителя через уплотнительный синхронизирующий элемент.

На фиг. 5 представлена в изометрии часть вала ОРМ.

На фиг. 6 представлен в изометрии поршень.

- 2 012812

На фиг. 7 представлен в изометрии цилиндрический уплотнительный синхронизирующий элемент с дополнительными выступами и со средней частью меньшего диаметра.

На фиг. 8 представлена в изометрии ступень объёмной роторной машины со снятой «восходящей» частью корпуса и каналами входа и выхода на роторе (при этом для улучшения понимания соответствующая ей часть разделителя оставлена).

На фиг. 9 представлен в изометрии поршень с уплотнительным синхронизирующим элементом.

На фиг. 10 представлен в изометрии цилиндрический УСЭ с прорезями на концах.

На фиг. 11 представлен в изометрии поршень с УСЭ в виде накладок.

На фиг. 12 представлен в изометрии поршень для УСЭ, изображенного на фиг. 11.

На фиг. 13 представлен в изометрии УСЭ в виде накладки.

На фиг. 14 представлен в изометрии ротор ОРМ с пазом под поршень, изображённый на фиг. 12.

На фиг. 15 представлена в изометрии часть поршня с УСЭ в виде двух пластинок, соединённых осью.

На фиг. 16 представлен в изометрии поршень с УСЭ в виде роликов.

На фиг. 17 представлен в изометрии поршень с облегчением и сквозным отверстием под УСЭ.

На фиг. 18 представлены в изометрии два диска с облегчением и вырезами в поршне, с УСЭ, образующими крестовину.

На фиг. 19 представлен в изометрии один диск с облегчением и вырезом в поршне, а также УСЭ с пазом под крестовину.

На фиг. 20 представлен в изометрии ротор одной ступени ОРМ с вырезом в одну четверть, с четырьмя поршнями и разделителем.

На фиг. 21 представлен в изометрии поршень ОРМ в виде части диска с прорезью.

На фиг. 22 представлен в изометрии поршень в виде части диска с прорезью и УСЭ в виде накладок, который может работать с ротором с фиг. 20.

На фиг. 23 представлен в изометрии поршень в виде «ножниц» с УСЭ в виде накладок.

На фиг. 24 представлена диаграмма, поясняющая работу ОРМ в виде компрессора.

Где

- корпус;

- часть корпуса, восходящая половина;

- часть корпуса, нисходящая половина;

- сферическая полость;

- концентрическое отверстие под выход вала ротора;

- геометрическая ось машины

- ротор;

- поршень;

- разделитель;

- восходящая часть разделителя;

- нисходящая часть разделителя;

- окно входа;

- окно выхода;

- канал без разворота потока вокруг корпуса;

- канал для разворота потока вокруг корпуса;

- сферическая часть ротора над конусом;

- поверхность ротора в виде усечённого конуса;

- центральная сферическая часть ротора;

- выход вала ротора;

- рабочая полость;

- паз в роторе под поршень;

- паз в роторе под ось поршня;

- выемка в роторе под УСЭ;

- сферическая поверхность корпуса;

- канал входа на роторе;

- канал выхода на роторе;

- ось поршня;

- внешняя часть поршня;

- центральная утолщённая часть поршня;

- сквозное отверстие в поршне под УСЭ;

- сферическая боковая поверхность поршня;

- переходная сферическая часть поршня;

- прорезь в поршне под разделитель;

- выемка под ролик в прорези поршня;

- дно прорези поршня;

- 3 012812

- боковая поверхность прорези поршня;

- цилиндр на боковой поверхности прорези поршня;

- цилиндрическая выемка на боковой поверхности прорези поршня;

- цилиндрическое отверстие в поршне под УСЭ;

- разъём разделителя;

- внутренняя сферическая поверхность разделителя;

- проход на разделителе;

- выступы на разделителе;

- уплотнительный синхронизирующий элемент (УСЭ);

- прорезь в УСЭ под разделитель;

- выступы на УСЭ;

- штифт;

- плоская или коническая площадка на УСЭ;

- боковая поверхность прорези УСЭ;

- дно прорези УСЭ;

- сферический торец УСЭ;

- цилиндрический выступ на УСЭ;

- цилиндрическая выемка на УСЭ;

- пластинки УСЭ;

- ось, соединяющая пластинки УСЭ;

- ролик, устанавливаемый в прорези поршня;

- выборки в поршне под облегчение;

- рабочая камера минимального объёма;

- рабочая камера максимального объёма;

- половинка диска типа «ножницы»;

- вырез в поршне;

- цилиндрическая часть УСЭ;

- плоская (коническая) - поверхность разделителя;

- геометрическая ось поршня;

- паз в УСЭ под крестовину;

- отверстие для крепления оси крестовины.

Описание наилучшего образца выполнения машины

Объёмная роторная машина (фиг. 1) устроена следующим образом. В корпусе 1 (фиг. 2), выполненном из двух частей, условно «восходящей» половины 2 и, в основном симметричной ей, «нисходящей» половины 3, имеется полость 4 в виде сегмента сферы, из которой имеется концентрическое ей отверстие 5 (фиг. 3). В сферической полости 4 под углом к геометрической оси отверстия, являющейся геометрической осью машины 6, установлен разделитель 9, выполненный в виде шайбы с внутренним сферическим отверстием 41 (фиг. 1, 3, 4), Для разборности разделитель 9 выполнен из двух частей: условно «восходящей» 10 и «нисходящей» 11, каждая из которых крепится к соответствующим частям корпуса 2 и 3 (фиг. 3,4). В корпусе установлен с возможностью вращения относительно оси 6 корпуса 1 ротор 7 с рабочей поверхностью, выполненной в виде двух поверхностей усечённых конусов 17, опирающихся меньшими основаниями на центральную сферу 18 (фиг. 5). Большие основания конусов соединены с концентричными им выходами вала 19 сегментами сферы 16, концентричными центральной сфере 18 и радиусами приблизительно равными радиусу рабочей полости 4. На рабочей поверхности ротора 7 имеется сквозной паз 21 вдоль геометрической оси машины 6 (фиг. 5). Для удобства разборки ротор 7 выполнен из двух половинок. Сферической частью корпуса 4, конической частью ротора 17, центральной сферической частью ротора 18 и разделителем 9 образована рабочая полость 20, которую разделитель 9 разделяет на две части (фиг. 1). Разделитель 9 касается конической поверхности 17 ротора 7 противоположными сторонами в двух диаметрально противоположных местах (фиг. 1). В пазу 21 установлен с возможностью вращательных колебаний вокруг геометрической оси 68 пересекающей перпендикулярно геометрическую ось 6 машины поршень 8 (фиг. 1), выступающий в обе стороны из сквозного паза 21. Поршень 8 выполнен в виде диска, имеющего внешнюю 28 и центральную утолщённую 29 части (фиг. 6). Внешняя часть поршня 28 ограничена сферической поверхностью 31, радиус которой приблизительно равен радиусу рабочей полости 4. Переход между внешней частью поршня 28 и центральной часть 29 выполнен по сфере 32, радиус которой приблизительно равен радиусу центральной сферы 21. На внешней части 28 имеются две диаметрально противоположных прорези 33 (фиг. 6). Через прорезь 33 по диаметру выполнено цилиндрическое отверстие 39, заходящее на небольшую глубину в утолщённую часть 29 и переходящее далее в сквозное отверстие меньшего диаметра 30. Поршень 8 выполнен зацело с осью 27. В каждом цилиндрическом отверстии 39 поршня 8 установлена часть уплотнительного синхронизирующего элемента 44, выполненная в виде цилиндра 62, торец которого рассечён прорезью 45 под разделитель 9. Для увеличения площади боковой поверхности прорези 45 на цилиндрической части 62 УСЭ 44, рассечённой прорезью 45 выполнены выступы 46 (фиг. 7). В нерассечённой части УСЭ 44 выполнено соосное

- 4 012812 отверстие под запрессовку штифта. Две части 62 УСЭ 44, установленные в двух диаметрально противоположных прорезях 45, соединены в одно целое с помощью штифта 47 (фиг. 7). Имеются две пары окон входа 12 и выхода 13, причём работающие вместе окна входа 12 и выхода 13 расположены по одну сторону разделителя 9 снизу или сверху вдоль оси ротора 20 и примыкают к месту касания разделителя 9 с ротором 7 с двух сторон (фиг. 2,3). Другая возможность размещения окон - расположение их на роторе (фиг. 8). В этом случае они примыкают к пазу 21 под поршень 7.

В данной ОРМ так же может применяться поршень 8 (фиг. 9), выполненный без оси и укомплектованный УСЭ 44 более простой формы. УСЭ 44 выполнен в виде цилиндра, на сферических торцах 51 которого имеются две прорези 45 под разделитель 9. Поршень 8 (фиг. 9) отличается от поршня 8 (фиг. 6) тем, что вместо отверстий разных диаметров 30 и 39 имеется только одно сквозное отверстие 30. УСЭ 44 контактирует с разделителем 9 боковой поверхностью прорези 49 и дном прорези 50, которое имеет сферическую форму (фиг. 10).

На фиг. 11 изображён поршень без оси с УСЭ 44 в виде накладок. На боковой поверхности 36 прорези 33 поршня 8 имеются два цилиндрических выступа 37 и цилиндрическая выемка 38 (фиг. 12). УСЭ с одной стороны имеет два соосных цилиндрических углубления 53, между которыми расположен цилиндрический выступ 52, а с другой стороны плоскую площадку или участок конической поверхности 48 (фиг. 13). Ротор 7 для поршня 8 с таким УСЭ 44 (фиг. 13) имеет выемки 23 под УСЭ в виде накладок (фиг. 14). Поршень 8 (фиг. 12) отличается от поршня 8 (фиг. 9) тем, что он не имеет сквозного отверстия 30.

УСЭ может состоять из двух частей, каждая из которых представляет из себя две пластинки 54, соединённые осью 55 (фиг. 15).

УСЭ 44 может быть выполнен в виде ролика 56 (фиг. 16), расположенного в углублении 34 на боковой поверхности 36 прорези 33 поршня 8.

Поршень может быть выполнен без УСЭ (фиг. 21).

Для уменьшения износа механической синхронизации на больших оборотах можно облегчать поршень 8. Это эффективно делать за счёт выборки материала на частях поршня 8, близких к оси вращения ротора 7, за счёт использования материала с меньшей плотностью (особенно в указанных местах), за счёт удаления этих частей поршня 8. В последнем случае за счёт удаления частей поршня 8 можно сократить длину одной ступени насоса.

На фиг. 17 выполнен облегченный вариант поршня 8. Облегчение представляет из себя выборку 57 материала на частях поршня 8, близких к оси 6 вращения машины и удаленных от оси поршня, выборки 57 могут быть не сквозными или могут быть заполнены вставками из более легкого материала.

Другим направлением модификации машины является увеличение числа поршней 8. Для этого нужно увеличить количество пазов 21 в роторе 7. Пример выполнения и взаимного положения двух и более поршней 8 приведены на фиг. 18.

В средней части поршня 8, имеющем облегчение, дополнительно сделан вырез 61. В результате две выступающие части поршня 8 соединены друг с другом одной или двумя дугами, что позволяет пересекать поршни под углом друг к другу и не мешать их колебаниям относительно ротора. Наличие пустоты в центре каждого поршня позволяет стыковать друг с другом оси УСЭ 44 в виде крестовины (фиг. 19). Для этого в средней части УСЭ выполнен паз 65 до середины цилиндра. Для большей жёсткости крестовина может через отверстие 66 в пазу 65 УСЭ фиксироваться осью.

Другой способ добавления поршней 8 изображён на фиг. 20 - сделать прорези в роторе 7 не сквозными и в каждую помещать поршни 8, которые выполнены в виде сектора диска менее 180° (фиг. 21). При этом поршни 8 могут удерживаться за счёт контакта с разделителем 9 по плоской (конической) поверхности 63 и по сферической (цилиндрической) поверхности разделителя 41 и/или по сферической поверхности корпуса 24.

На фиг. 22 изображён поршень 8, отличающийся от поршня 8 (фиг. 21) наличием УСЭ 44 (фиг. 13). Для таких поршней 8 в пазах ротора 21 могут быть выполнены канавки для исключения защемления жидкости.

При этом поршни 8 могут удерживаться за счёт контакта с разделителем 9 по плоской (конической) поверхности 63 и по сферической (цилиндрической) поверхности 41 разделителя и/или по сферической поверхности 24 корпуса 1.

При этом автоматически за счёт прижатия центробежными силами и силами давления рабочего тела могут выбираться зазоры на сфере 24. Зазоры под разделитель 9 могут выбираться, если толщина разделителя 9 возрастает к периферии.

Для автоматического выбора зазоров между разделителем 9 и прорезью 33 поршня 8 или УСЭ 44 поршень 8 выполняется в виде ножниц (фиг. 23). Такой поршень 8 состоит из двух частей 60. Поршни 8 такого типа могут выполняться как с УСЭ 44, так и без него.

При этом поджатие двух частей 60 поршня 8 может осуществляться центробежными силами, действующими на части 60 поршня 8, центробежными силами, которые действуют на дополнительный расклинивающий элемент, пружиной, давлением рабочей среды.

Поршень 8 при этом может крепиться различными способами.

- 5 012812

Поршень 8 может изготавливаться зацело с осью вращения 27, тогда ротор 7 выполняется разрезным.

Поршень 8 может изготавливаться с запрессовывающейся осью 27, в которой имеется отверстие для пропуска штифта.

Поршень 8 может изготавливаться с углублениями вместо оси 27, для фиксации в роторе 7 с помощью штифтов.

Поршень 8 может не иметь дополнительной фиксации в роторе 7 (удерживаться в рабочем положении разделителем 9 и/или корпусом 1).

Поршень 8 может центрироваться за счёт формы паза 21 в роторе 7.

С точки зрения процессов вытеснения, удобно говорить о количестве выступающих в рабочую камеру 20 вытеснителях, не зависимо от того, как они устроены внутри ротора 7, как закреплены и как уравновешены. Но с точки зрения динамических центробежных и инерционных нагрузок, уплотняющих свойств, нагрузок на пары трения, важно внутреннее устройство и крепление поршней 8. Т.е. важно, являются ли две выступающие части поршня 8 частями одного поршня 8 или разных, установлен ли в поршне 8 УСЭ 44 выступающий в диаметрально противоположные части рабочей камеры или только в одну сторону, охватывает ли разделитель 9 цельный УСЭ 44, или состоящий из отдельных частей, находящихся по разные стороны разделителя 9.

ОРМ, выполненная в качестве насоса, работает следующим образом. При вращении ротора 7 верхняя половина рабочей полости 20 перекрывается выступающей частью поршня 8 на участке между окнами 12 и 13, разбивая её на две рабочие камеры уменьшающегося объёма (перед поршнем) и увеличивающегося объёма (за поршнем). Рабочее тело из уменьшающейся рабочей камеры выходит в окно выхода 13, в увеличивающуюся рабочую камеру поступает через окно входа 12. При этом поршень 8 проворачивается относительно ротора 7, взаимодействуя непосредственно прорезью 33 или через УСЭ 44 с разделителем 9. При попадании этой части поршня в зону перепуска (окон входа 12/выхода 13) сразу или через некоторое время его заменяет следующий поршень 8. Процесс повторяется. Аналогично для нижней половины рабочей полости 20.

При выполнении ОРМ в качестве компрессора и с большим количеством вытеснителей (выстулающих частей поршня 8) между разделителем 9 и конусной поверхностью 17 ротора 7 может быть оставлен большой зазор. Работу такой машины легче понять по диаграмме (фиг. 24). При подходе пары соседних вытеснителей к месту, где между ними образуется камера максимального размера 59 (в районе стыка восходящей 10 и нисходящей 11 частей разделителя 9), задний поршень 8 выходит из зоны окна входа

12. При дальнейшем перемещении отсечённый поршнями 8 объём начинает уменьшаться. При достижении заданной степени сжатия передний поршень 8 попадает в область окна выхода 13. При дальнейшем перемещении происходит вытеснение отсечённого объёма в окно выхода 13 до достижения камерой минимального объёма 58 (в районе стыка восходящей 10 и нисходящей 11 части разделителя 9). После этого задний поршень 8 выходит из области окна выхода 13, объём камеры между поршнями 8 с остатками газа начинает увеличиваться, пока давление не сравняется с входным давлением. После этого передний поршень 8 попадает в район окна входа 12, начинается процесс заполнения камеры. После достижения камерой максимального объёма 59 процесс повторяется. В нижней половине рабочей камеры происходят аналогичные процессы.

В рассматриваемых машинах существует явление подкрутки поршня 8 давлением среды в сторону его вращения. Величина крутящего момента пропорциональна толщине выступающей из ротора 7 части поршня 8. Поэтому толщину этой части поршня 8 следует выбирать исходя из отношения момента сил трения в оси 27 поршня 8 к перепаду давления на поршне 8. Процедура расчётов не приводится в виду очевидности.

Claims (19)

1. Объёмная роторная машина, содержащая корпус, рабочая поверхность которого выполнена в виде части сегмента сферы, ротор с рабочей поверхностью вращения, установленный в корпусе с возможностью вращения, кольцевую концентрическую рабочую полость, образованную корпусом и ротором, разделитель, выполненный в виде наклонной шайбы, установленный неподвижно в корпусе под углом к геометрической оси вращения ротора и разбивающий рабочую полость на две части, причём на рабочей поверхности ротора выполнен по меньшей мере один паз вдоль его геометрической оси вращения, в роторе установлен поршень с возможностью перекрытия (уплотнения) рабочей полости и совершения вращательных колебаний вокруг своей геометрической оси, пересекающей геометрическую ось ротора, причем поршень выполнен в виде по меньшей мере части диска, а в каждом поршне имеется по меньшей мере одна уплотняемая прорезь для прохода разделителя.

2. Объёмная роторная машина по п.1, где рабочая поверхность ротора выполнена в виде двух соосных поверхностей усеченных конусов, опирающихся усеченной частью на сферу.

3. Объёмная роторная машина по п.1, где пазы на рабочей поверхности ротора соединяются в середине ротора.

- 6 012812

4. Объёмная роторная машина по п.1, где разделитель выполнен в виде плоской шайбы.

5. Объёмная роторная машина по п.1, где разделитель выполнен в виде шайбы с конической рабочей поверхностью.

6. Объёмная роторная машина по п.1, где разделитель установлен в корпусе так, что касается ротора диаметрально противоположными частями разделителя, находящимися на его противоположных сторонах.

7. Объёмная роторная машина по п.6, где на разделителе в местах касания ротора выполнены выемки.

8. Объёмная роторная машина по п.1, где разделитель выполнен в виде двух частей шайбы.

9. Объёмная роторная машина по п.8, где части шайбы, соединяются по разъему в виде >.

10. Объёмная роторная машина по п.1, где поршень выполнен в виде диска со сферической боковой поверхностью и с двумя прорезями для прохода разделителя.

11. Объёмная роторная машина по п.1, где поршень выполнен в виде диска с двумя прорезями для прохода разделителя с облегчениями на участках, удаленных от прорезей.

12. Объёмная роторная машина по п.1, где поршень выполнен в виде усеченного сектора диска менее 180° с одной прорезью для прохода разделителя.

13. Объёмная роторная машина, содержащая корпус, рабочая поверхность которого выполнена в виде части сегмента сферы, ротор с рабочей поверхностью вращения, установленный в корпусе с возможностью вращения, кольцевую концентрическую рабочую полость, образованную корпусом и ротором, разделитель, выполненный в виде наклонной шайбы, установленный неподвижно в корпусе под углом к геометрической оси вращения ротора и разбивающий рабочую полость на две части, причём на рабочей поверхности ротора выполнен по меньшей мере один паз вдоль его геометрической оси вращения, в роторе установлен поршень с возможностью перекрытия (уплотнения) рабочей полости и совершения вращательных колебаний вокруг своей геометрической оси, пересекающей геометрическую ось ротора, причем поршень выполнен в виде по меньшей мере части диска, а в каждом поршне имеется по меньшей мере одна уплотняемая прорезь для прохода разделителя, причем машина содержит уплотняющие синхронизирующие элементы, установленные в прорезях.

14. Объёмная роторная машина по п.13, где уплотняющий синхронизирующий элемент выполнен в виде цилиндра с прорезью под разделитель, при этом два диаметрально противоположных цилиндра соединены в одно целое.

15. Объёмная роторная машина по п.14, где на цилиндрах уплотняющих синхронизирующих элементов выполнены выступы для увеличения площади боковых поверхностей прорезей под разделитель.

16. Объёмная роторная машина по п.15, где синхронизирующий уплотняющий элемент выполнен из двух частей, каждая из которых представляет собой две пластины, соединенные осью.

17. Объёмная роторная машина по п.13, где уплотняющий синхронизирующий элемент выполнен в виде накладок, установленных на боковой поверхности прорези поршня.

18. Объёмная роторная машина по п.17, где боковая уплотняемая поверхность прорези имеет выемку, а накладка - цилиндрический выступ.

19. Объёмная роторная машина по п.13, где синхронизирующий элемент выполнен в виде ролика, расположенного в углублении на боковой поверхности прорези поршня.