EA013895B1 - Пластинчатая машина - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в гидромашинах, насосах, компрессорах и двигателях внутреннего сгорания. Технической задачей изобретения является создание новой конструкции пластинчатой машины, обладающей простой конструкцией, долговечностью и высоким КПД перекачки рабочей среды. Техническая задача решается конструкцией пластинчатой машины, содержащей корпус 1 с впускным 2 и выпускным 3 каналами, установленный в полости 4 корпуса 1 ротор, в которой согласно изобретению ротор выполнен в виде торцевой планшайбы 5, на которой диаметрально установлены рабочие пластины 6, свободно вращающиеся вокруг оси, эксцентричной оси планшайбы 5, при этом на противоположном планшайбе 5 торце корпуса 1 эксцентрично установлен с возможностью вращения направляющий цилиндр 7 с торцевыми диаметральными пазами 8, выполненными сквозными со стороны планшайбы 5 и предназначенными для свободного перемещения в них рабочих пластин 6 и придания им вращательного движения при вращении планшайбы 5, причем эксцентриситет оси вращения рабочих пластин 6 равен эксцентриситету оси вращения направляющего цилиндра 7. В такой пластинчатой машине профиль полости 4 корпуса 1 может иметь овальную форму, или цилиндрическую форму, или эпициклоидную форму, или форму лекальной поверхности. В такой пластинчатой машине планшайба 5 может быть установлена соосно относительно оси полости 4 корпуса 1 или эксцентрично относительно оси полости 4 корпуса 1. В такой пластинчатой машине диаметр направляющего цилиндра 7 может составлять D>4е-L, где е - эксцентриситет оси направляющего цилиндра при длине рабочей пластины L≤4e×sin90°/N, где N - число рабочих пластин.

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в гидромашинах, насосах, компрессорах и двигателях внутреннего сгорания.

Известен пластинчатый насос, содержащий корпус, внутри которого жестко закреплена гильза с окнами всасывания и нагнетания, а во внутренней полости гильзы установлен ротор с радиальными пазами и размещенными в них пластинами, взаимодействующими с замыкателями (патент РФ №40406 на полезную модель, кл. Р04С 2/344, опубл. 10.09.2004).

Недостатками известного пластинчатого насоса являются сложность конструкции, низкая надежность из-за большого количества пар трения, а также низкий КПД перекачки рабочей среды.

Также известна пластинчатая машина, содержащая эксцентрично установленный в полости статора ротор, в радиальных пазах которого размещены подвижные пластины, опирающиеся на цилиндрический направляющий элемент, эксцентрично размещенный в расточке ротора (патент РФ №2011013 на изобретение, кл. Р04С 2/344, опубл. 15.04.1994).

Недостатками известной пластинчатой машины являются сложность конструкции, быстрый износ подвижных пластин и низкий КПД перекачки рабочей среды.

Известен насос, содержащий корпус, в котором сформирована полость с впускным и выпускным отверстиями. В полости эксцентрически закреплен ротор, причем рабочие пластины проходят через ротор диаметрально, входят в зацепление со стенками полости и делят ее на несколько рабочих камер, причем поперечное сечение полости ограничено двумя дугами окружностей разных радиусов и двумя прилегающими криволинейными отрезками, являющимися комплементарными частями архимедовых спиралей с общим фокусом, причем каждая из указанных дуг меньше, чем половина окружности. Концы этих криволинейных отрезков направлены по касательной к указанным дугам в точках пересечения с ними. Каждая из рабочих пластин перемещается с постоянной скоростью при ее движении по некруглой области полости и скользит через ротор. Ротор вращается с постоянной угловой скоростью по дуге окружности меньшего радиуса (см. патент И8 2260888 А, 28.10.1941, Р04С 2/344). Каждая рабочая пластина насоса, закрепленная в роторе, выполнена с возможностью свободного продольного перемещения по отношению к оси ротора, причем расстояние этого перемещения ограничено тремя параметрами, а именно протяженностью паза на поверхности рабочей пластины, эксцентриситетом оси ротора по отношению к оси внутренней полости корпуса и формой поперечного сечения полости корпуса. Траектория движения концов рабочих пластин определена формой поперечного сечения полости в корпусе насоса.

Этот насос также имеет сложную конструкцию, характеризуется быстрым износом подвижных частей и низким КПД перекачки рабочей среды.

Вращающееся устройство, раскрытое в патенте И8 2373656 А, 17.04.1945, Р04С 2/344, является наиболее близким к предлагаемому решению по конструкции и техническому эффекту. Вращающееся устройство содержит статор и ротор. Статор содержит цилиндрический корпус, а внутренняя поверхность корпуса в целом имеет поперечное сечение в форме кардиоды, за исключением части, в которой в стенке выполнено продольное аркообразное углубление. Ротор содержит цилиндрический челнок и рабочую пластину, причем челнок выполнен с возможностью вращения в корпусе таким образом, что часть челнока входит в углубление. Челнок имеет продольный диаметральный паз, в котором закреплена рабочая пластина для поперечного перемещения в нем. Рабочая пластина имеет такую длину, что ее край входит в зацепление с внутренней поверхностью корпуса при вращении челнока. На каждом крае углубления в корпусе выполнены впускное и выпускное отверстия с шириной, равной толщине рабочей пластины. Далее, вращающееся устройство снабжено средствами для контроля перемещения рабочей пластины, обеспечивающими достижение краем рабочей пластины внутренней поверхности корпуса, причем указанные средства независимы от челнока. Однако это вращающееся устройство также характеризуется низким КПД перекачки рабочей среды. Другими его недостатками являются узкая область применения из-за кардиодного поперечного сечения внутренней поверхности корпуса и ограниченная толщиной рабочий пластины ширина впускного и выпускного отверстий.

Задачей настоящего изобретения является создание новой конструкции пластинчатой машины, обладающей высоким КПД перекачки рабочей среды и широкой областью применения.

Эта задача решена посредством создания пластинчатой машины, содержащей корпус с впускным и выпускным каналами, причем в полости корпуса установлен ротор, выполненный в виде торцевой планшайбы, а на противоположной планшайбе торцевой поверхности корпуса эксцентрично с возможностью вращения установлен направляющий цилиндр с торцевым диаметральным пазом, выполненным сквозным со стороны планшайбы, а на планшайбе установлена рабочая пластина с возможностью свободного вращения и перемещения в пазе направляющего цилиндра при вращении планшайбы, причем эксцентриситет оси вращения рабочей пластины равен эксцентриситету оси вращения направляющего цилиндра, причем в указанной машине в соответствии с настоящим изобретением установлено несколько рабочих пластин и выполнено несколько диаметральных пазов, причем как пластины, так и пазы выполнены соответственно одинакового размера, а профиль полости корпуса имеет или овальную форму, или цилиндрическую форму, или эпициклоидную форму, или форму лекальной поверхности, а диаметр направляющего цилиндра составляет П>4е-Ь, где е - эксцентриситет оси направляющего цилиндра, при длине рабочей пластины Ь<4ех81п(90^о/Н), где N - число рабочих плоскостей.

- 1 013895

В такой пластинчатой машине планшайба может быть установлена соосно по отношению к оси полости корпуса или эксцентрично по отношению к оси полости корпуса.

Установка нескольких рабочих пластин и выполнение в направляющем цилиндре нескольких пазов, так что как пластины, так и пазы имеют соответственно одинаковый размер, при возможном диаметре направляющего цилиндра Э>4е-Б. где е - эксцентриситет оси направляющего цилиндра, при длине рабочей пластины Ь<4ех8ш(90°/М), где N - число рабочих пластин, обеспечивает заявляемой пластинчатой машине высокий КПД перекачки рабочей среды.

Выполнение профиля рабочей полости корпуса овальной, или цилиндрической, или эпициклоидной, или в форме лекальной поверхности, а также соосное или эксцентрическое закрепление планшайбы по отношению к оси рабочей полости корпуса обеспечивает широкую область применения пластинчатой машины в соответствии с настоящим изобретением. Можно выбрать подходящую форму рабочей полости корпуса и ориентацию планшайбы по отношению к оси рабочей полости корпуса для использования в гидравлических машинах, насосах для перекачки различных рабочих сред, воздушных компрессорах и двигателях внутреннего сгорания.

Указанные выше преимущества выгодно отличают заявляемое изобретение от прототипа.

Изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг. 1 показан общий вид пластинчатой машины в поперечном разрезе; на фиг. 2 - общий вид пластинчатой машины в продольном разрезе.

Пластинчатая машина содержит корпус 1 с впускным 2 и выпускным 3 каналами, установленный в полости 4 корпуса 1 ротор, выполненный в виде торцевой планшайбы 5, направляющий цилиндр 7, который эксцентрично установлен с возможностью вращения на противоположной планшайбе 5 торцевой поверхности корпуса 1 и который имеет торцевой диаметральный паз 8, выполненный сквозным со стороны планшайбы 5. На планшайбе 5 установлена рабочая пластина 6, выполненная с возможностью свободного вращения и перемещения в пазу 8 цилиндра 7 при вращении планшайбы 5. Эксцентриситет оси вращения пластины 6 равен эксцентриситету оси вращения цилиндра 7. Установлено несколько пластин 6 и выполнено несколько пазов 8, причем как пластины 6, так и пазы 8 выполнены соответственно одинакового размера. Профиль полости 4 корпуса 1 имеет овальную, цилиндрическую, эпициклоидную форму или форму лекальной поверхности, а диаметр направляющего цилиндра составляет Э>4е-Б. где е - эксцентриситет оси направляющего цилиндра, при длине рабочей пластины Ь<4ех8ш(90°/Ц), где N - число рабочих плоскостей.

В такой пластинчатой машине согласно изобретению планшайба 5 может быть установлена соосно по отношению к оси полости 4 корпуса 1, или эксцентрично по отношению к оси полости 4 корпуса 1.

Пластинчатая машина работает следующим образом. При вращении планшайбы 5 рабочие пластины 6, перемещаясь в торцевых диаметральных пазах 8 направляющего цилиндра 7, совершают вращательное движение в рабочей полости 4 корпуса 1. При этом в области впускного канала 2 образуется разрежение и рабочая среда, поступая через впускной канал 2, захватывается рабочими пластинами 6 и под избыточным давлением перемещается по рабочей полости 4 корпуса 1 к выпускному каналу 3.

При поступательном движении пластин 6 в пазах 8 цилиндра 7 их концы наиболее близки друг к другу, когда центры двух пластин 6, ближайших к центру вращения цилиндра 7, равноудалены от этого центра. Во всех других положениях расстояние между концами пластин будет больше.

Во избежание задевания концами пластин 6 пазов 8 направляющего цилиндра их длина должна удовлетворять следующему соотношению: Ь<4ех8т(90°/Ц), где N - число рабочих плоскостей.

В то же время диаметр цилиндра 7 должен удовлетворять следующему соотношению: Э>4е-Б. где е эксцентриситет оси направляющего цилиндра. При нарушении этого соотношения конец пластины 6, наиболее удаленный от цилиндра 7, не войдет в зацепление соответствующим пазом 8 цилиндра 7, и устройство в соответствии с настоящим изобретением не будет работать.

Вышеприведенные соотношения, полученные экспериментально, обеспечивают высокий КПД перекачки рабочей среды.

Сопоставительный анализ заявляемой конструкции и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемой пластинчатой машины по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «новизна».

Наличие отличительных признаков дает возможность получить положительный эффект, выражающийся в создании новой пластинчатой машины, обладающей простой конструкцией, долговечностью и высоким КПД перекачки рабочей среды.

Использование заявляемой пластинчатой машины в машиностроении, в частности в гидромашинах, насосах, компрессорах и двигателях внутреннего сгорания, обеспечивает ей соответствие критерию «промышленная применимость».

Claims (3)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Пластинчатая машина, содержащая корпус с впускным и выпускным каналами, причем в полости корпуса установлен ротор, выполненный в виде торцевой планшайбы, а на противоположной планшайбе торцевой поверхности корпуса эксцентрично с возможностью вращения установлен направляющий ци

   - 2 013895 линдр с торцевым диаметральным пазом, выполненным сквозным со стороны планшайбы, а на планшайбе установлена рабочая пластина с возможностью свободного вращения и перемещения в пазе направляющего цилиндра при вращении планшайбы, причем эксцентриситет оси вращения рабочей пластины равен эксцентриситету оси вращения направляющего цилиндра, отличающаяся тем, что установлено несколько рабочих пластин и выполнено несколько диаметральных пазов, причем как пластины, так и пазы выполнены соответственно одинакового размера, а профиль полости корпуса имеет овальную форму, или цилиндрическую форму, или эпициклоидную форму, или форму лекальной поверхности, а диаметр направляющего цилиндра составляет Э>4е-Ь, где е - эксцентриситет оси направляющего цилиндра, при длине рабочей пластины Ь<4ех8т(90^о/Н), где N - число рабочих плоскостей.
2. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что планшайба установлена соосно по отношению к оси полости корпуса.
3. 3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что планшайба установлена эксцентрично по отношению к полости корпуса.