RU2012823C1

RU2012823C1 - Positive- displacement hydraulic machine

Info

Publication number: RU2012823C1
Authority: RU
Inventors: Борис Иванович Дьячков
Original assignee: Борис Иванович Дьячков
Priority date: 1991-12-25
Filing date: 1991-12-25
Publication date: 1994-05-15

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: periphery spherical surface of a disk baffle and spherical surfaces of blades are provided with hollows to form chambers for hydrostatic relief and sealing collars. Movable bushing or thrust bearing which forms a space for hydrostatic support, is mounted on face of a driving shaft or in a cover provided form the side of the face of the shaft. The space is in communication with spaces for supplying and discharging passages provided in a case or with working chambers of alternative volume through passages provided in a body of a jaw shank set in axial bore of a driven shaft of in the body of the shaft. Passages are provided with check valves for their opening in the direction of the space of the support. Chambers for hydrostatic relief, which are in communication with oppositely arranged working chambers of alternative volume through passages provided in the blade or in the body of the driven shaft, are provided on the driven shaft on both sides of blade plane of symmetry. EFFECT: improved design

Description

Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к насосам и гидромоторам, и может найти применение в гидравлических приводах вращательного движения, используемых в станкостроении, прессостроении (термопластавтоматы), сельхозмашиностроении, на строительно-дорожных машинах и в других отраслях, например компрессоростроении. The invention relates to hydraulic engineering, in particular to pumps and hydraulic motors, and can find application in hydraulic rotary motion drives used in machine tools, press engineering (injection molding machines), agricultural machinery, road construction machinery and in other industries, for example, compressor engineering.

Известна объемная роторная гидромашина, содержащая корпус, состоящий из двух частей, жестко скрепленных между собой, с выполненными в нем двумя цилиндрическими расточками и сферической полости, два установленных в опорах вала, расположенных под углом друг к другу с осями, пересекающимися в центре полости, размещенный в полости ротор, образованный дисковой пеpегородкой и двумя закрепленными на валах лопастями, установленными по обе стороны перегородки и шарнирно связанные с ней с образованием рабочих камер переменного объема. Шарнирное соединение выполнено в виде образованных на перегородке цилиндрических проушин с взаимно перпендикулярными осями, примыкающих к их торцам петель на лопастях, и штифтов, введенных в петли и проушины. На дисковой перегородке между проушинами и соосно с ними по обе стороны дисковой перегородки выполнены цилиндрические выступы, входящие в ответные пазы на лопастях и имеющие пазы с установленными в них уплотнениями, образованные уплотнительными и поджимными элементами. Known volumetric rotary hydraulic machine containing a housing consisting of two parts, rigidly fastened to each other, made in it by two cylindrical bores and a spherical cavity, two mounted in the bearings of the shaft, located at an angle to each other with axes intersecting in the center of the cavity, located in the cavity, a rotor formed by a disk partition and two blades fixed to the shafts mounted on both sides of the partition and pivotally connected with it to form working chambers of variable volume. The swivel is made in the form of cylindrical eyes formed on the septum with mutually perpendicular axes adjacent to their ends of the loops on the blades, and pins inserted into the loops and eyes. Cylindrical protrusions are made on the disk baffle between the eyes and coaxially with them on both sides of the disk baffle, which enter the mating grooves on the blades and have grooves with seals installed in them, formed by sealing and pressing elements.

Недостатком такой гидромашины является невозможность работы на высоких давлениях вследствие малой жесткости дисковой перегородки, ослабленной наличием сквозных проушин и продольного паза на каждом цилиндрическом выступе под уплотнения. Малая жесткость перегородки при работе на высоких давлениях приводит к ее деформации, снижению надежности, увеличению зазоров по сопрягаемым поверхностям и вследствие этого увеличению перетечек из рабочих камер, находящихся под давлением. Другим недостатком такой конструкции является возможность осевых перемещений лопастей совместно с валами под действием усилий давления в рабочих камерах, что приводит к затиранию наружных сферических поверхностей лопастей и внутренней поверхности сферической полости. The disadvantage of such a hydraulic machine is the inability to work at high pressures due to the low stiffness of the disk partition, weakened by the presence of through eyes and a longitudinal groove on each cylindrical protrusion under the seal. The low stiffness of the partition when working at high pressures leads to its deformation, reduced reliability, increased gaps on the mating surfaces and, as a result, an increase in leakages from working chambers under pressure. Another disadvantage of this design is the possibility of axial movements of the blades together with the shafts under the action of pressure forces in the working chambers, which leads to mashing of the outer spherical surfaces of the blades and the inner surface of the spherical cavity.

Известна объемная роторная машина (см. заявка РСТ N 90/14502), содержащая два вала, установленных под углом друг к другу, корпус, в сферической полости которого размещен ротор, образованный сплошной дисковой перегородкой, и лопастями, закрепленными на валах по разные стороны перегородки и связанными с ней шарнирно. Шарнирное соединение выполнено в виде сопрягающихся цилиндрических выступов на перегородке и ответных пазов на кромках лопастей, причем продольные выступы и пазы выполнены сквозными по всей длине диаметра перегородки, а на диаметрально противоположных участках торцов лопастей имеются выступы, а на перегородке под эти выступы выполнены углубления. Known volumetric rotary machine (see PCT application N 90/14502), containing two shafts mounted at an angle to each other, a housing in the spherical cavity of which is placed a rotor formed by a continuous disk partition, and blades mounted on shafts on opposite sides of the partition and related articulated. The swivel connection is made in the form of mating cylindrical protrusions on the partition and reciprocal grooves on the edges of the blades, with longitudinal protrusions and grooves made through the entire length of the diameter of the partition, and there are protrusions on diametrically opposite sections of the ends of the blades, and recesses are made on the partition under these protrusions.

Недостатком такой гидромашины является невозможность работы на высоких давлениях вследствие неизбежной деформации выступов, воспринимающих усилия, уравновешивающие крутящий момент на приводном валу и потери герметизации рабочих камер вследствие образования зазора между цилиндрическими выступами на дисковой перегородке и ответными пазами на лопастях в результате осевых смещений лопастей и валов под действием усилий давления в рабочих, действующих на лопасти и направленных вдоль осей валов от центра сферической полости. The disadvantage of this hydraulic machine is the inability to work at high pressures due to the inevitable deformation of the protrusions that absorb the forces balancing the torque on the drive shaft and the loss of sealing of the working chambers due to the formation of a gap between the cylindrical protrusions on the disk partition and the reciprocal grooves on the blades as a result of axial displacements of the blades and shafts under the action of pressure forces in workers acting on the blades and directed along the axis of the shafts from the center of the spherical cavity.

В качестве прототипа выбрана объемная роторная гидромашина, содержащая корпус, состоящий из двух частей, жестко скрепленных между собой, с выполненными в нем двумя цилиндрическими расточками и сферической полости, два вала, установленные в опорах, расположенных под углом друг к другу с осями, пересекающимися в центре полости, размещенный в последней ротор, образованный дисковой перегородкой со сферической периферийной поверхностью, установленной с образованием двух отсеков и с возможностью вращения вокруг центра полости, и двумя закрепленными на валах лопастями, расположенными в отсеках с образованием между ними перегородкой и стенками полости рабочих камер переменного объема, при этом лопасти связаны с перегородкой с образованием шарнира Гука, конец одного из валов выведен за пределы корпуса, а другого введен в глухую цилиндрическую расточку [1] . As a prototype, a volumetric rotary hydraulic machine was selected, comprising a housing consisting of two parts rigidly fastened together, made with two cylindrical bores and a spherical cavity, two shafts mounted in bearings located at an angle to each other with axes intersecting at the center of the cavity, located in the last rotor, formed by a disk partition with a spherical peripheral surface mounted with the formation of two compartments and with the possibility of rotation around the center of the cavity, and two blades on the shafts located in compartments with the formation of a partition between them and the walls of the cavity of the working chambers of variable volume, while the blades are connected with the partition with the formation of a Hook joint, the end of one of the shafts is pulled out of the housing, and the other is inserted into a blind cylindrical bore [1 ].

Шарнирное соединение выполнено в виде цилиндрических выступов с глухими продольными сверлениями, расположенными по обе стороны перегородки с взаимно перпендикулярными осями, петель по концам лопастей, расположенных с возможностью примыкания по торцам выступов, и штифтов, введенных в петли и глухие сверления, причем продольные оси выступов, петель, глухих сверлений и штифтов совпадают. The swivel connection is made in the form of cylindrical protrusions with blind longitudinal drillings located on both sides of the partition with mutually perpendicular axes, loops at the ends of the blades arranged to adjoin at the ends of the protrusions, and pins inserted into the loops and blind drills, and the longitudinal axis of the protrusions, loops, blind holes and pins match.

Недостатком такой гидромашины являются действия на штифты шарнирного соединения, кроме усилий, уравновешивающих крутящий момент на приводном валу, дополнительных усилий, действующих вдоль осей валов в направлении от центра сферической полости, возникающих в результате воздействия давления в рабочих камерах на лопасти и на дисковую перегородку. The disadvantage of such a hydraulic machine is the action on the pivots of the swivel joint, in addition to the forces balancing the torque on the drive shaft, the additional forces acting along the axis of the shafts in the direction from the center of the spherical cavity arising from the pressure in the working chambers on the blades and on the disk partition.

К недостаткам данной конструкции относятся также возникновение больших радиальных сил на шейке вала от действия давления в рабочей камере на боковую профильную поверхность лопасти, а также ее действие на торцовые профильные поверхности дисковой перегородки, в результате чего в зоне каждой рабочей камеры, находящейся под давлением рабочей жидкости, возникают радиальные силы, стремящиеся сместить дисковую перегородку в радиальном направлении до соприкосновения с поверхностью сферической полости, что может приводить к затиранию, вследствие чего ограничивается повышение рабочего давления, снижается КПД и надежность гидромашины. The disadvantages of this design also include the occurrence of large radial forces on the shaft neck from the action of pressure in the working chamber on the side profile surface of the blade, as well as its effect on the end profile surfaces of the disk partition, resulting in the area of each working chamber under pressure of the working fluid , there are radial forces that tend to shift the disk partition in the radial direction until it touches the surface of the spherical cavity, which can lead to mashing, after tvie which limits the increase in the operating pressure decreases the efficiency and reliability of the hydraulic machine.

Задача, которую решает данное изобретение, заключается в гидростатической разгрузке элементов ротора от действия на них усилий давления рабочего тела в рабочих камерах. The problem that this invention solves is the hydrostatic unloading of the rotor elements from the action of pressure of the working fluid in the working chambers.

В результате решения указанной задачи заявленное изобретение при его осуществлении даст возможность повысить рабочее давление, снизить объемные и механические потери и тем самым повысить КПД. As a result of solving this problem, the claimed invention, when implemented, will make it possible to increase working pressure, reduce volumetric and mechanical losses, and thereby increase efficiency.

Внедрение в серийное производство взамен выпускаемых аксиально и роторно-планетарных гидромашин позволяет уменьшить трудоемкость изготовления, расширить диапазон частоты вращения и увеличить эксплуатационную надежность гидромашины. The introduction of serial production instead of axial and rotary-planetary hydraulic machines, allows to reduce the complexity of manufacturing, expand the speed range and increase the operational reliability of the hydraulic machine.

Общими с прототипом существенными признаками, характеризующими данное изобретение, являются две корпусные детали, жестко соединенные между собой по плоскости разъема, в каждой из которых выполнены цилиндрические расточки и общая сферическая полость с центром, лежащем в плоскости разъема, два вала, установленных в опорах, расположенных под углом друг к другу с осями, пересекающимися в центре сферической полости, размещенный в последней ротор, образованный дисковой перегородкой со сферической периферийной поверхностью, установленной с образованием двух отсеков и с возможностью вращения вокруг центра сферической полости, и двумя закрепленными на валах, расположенными в отсеках с образованием между ними, перегородкой и стенками сферической полости рабочих камер переменного объема, при этом лопасти связаны с дисковой перегородкой с образованием шарнира Гука, причем конец одного вала (приводного) введен за пределы корпуса, а другого (ведомого) - в глухую цилиндрическую расточку. Essential features common to the prototype that characterize this invention are two body parts rigidly interconnected along the plane of the connector, each of which has cylindrical bores and a common spherical cavity with a center lying in the plane of the connector, two shafts installed in bearings located at an angle to each other with axes intersecting in the center of the spherical cavity, located in the last rotor, formed by a disk partition with a spherical peripheral surface mounted with the formation of two compartments and with the possibility of rotation around the center of the spherical cavity, and two mounted on shafts located in the compartments with the formation between them, the partition and the walls of the spherical cavity of the working chambers of variable volume, while the blades are connected with the disk partition with the formation of the Hook hinge, and the end one shaft (drive) is inserted outside the housing, and the other (driven) into a blind cylindrical bore.

Отличительными признаками по сравнению с прототипом является то, что в периферийной сферической поверхности дисковой перегородки и на сферических поверхностях лопастей выполнены углубления с образованием камер гидростатической разгрузки и уплотнительных поясков, на торце ведомого вала или в крышке, установленной со стороны торца этого вала, установлена подвижная втулка или подпятник с образованием полости гидростатической опоры, соединенной с полостями подвода и отвода гидромашины каналами в корпусе гидромашины или с рабочими камерами переменного объема каналами в теле хвостовика вилки, установленном в осевой расточке ведомого вала или в теле самого ведомого вала, с установленными в них обратными клапанами с возможностью их открытия в сторону полости гидростатической опоры, на ведомом валу по обе стороны плоскости симметрии лопасти выполнены камеры гидростатической разгрузки, соединенные с противоположно расположенными камерами переменного объема каналами в лопасти и (или) в теле ведомого вала. Distinctive features in comparison with the prototype is that in the peripheral spherical surface of the disk partition and on the spherical surfaces of the blades, recesses are made with the formation of hydrostatic discharge chambers and sealing belts, a movable sleeve is installed on the end of the driven shaft or in the cover installed on the side of the end of this shaft or thrust bearing with the formation of a cavity of a hydrostatic support connected to the cavities of the supply and removal of the hydraulic machine by channels in the housing of the hydraulic machine or with working chambers with variable volume channels in the body of the shank of the fork installed in the axial bore of the driven shaft or in the body of the driven shaft itself, with check valves installed therein with the possibility of their opening towards the cavity of the hydrostatic support, hydrostatic chambers are made on the driven shaft on both sides of the plane of symmetry of the blade unloading connected to oppositely located chambers of variable volume by channels in the blades and (or) in the body of the driven shaft.

Кроме того, канавки под уплотнения, герметизирующие рабочие камеры переменного объема по шарнирному соединению Гука, выполнены на продольных пазах лопастей, взаимодействующих с цилиндрическими выступами на дисковой перегородке, а цилиндрическая поверхность паза лопасти выполнена большим радиусом, чем цилиндрическая поверхность выступа, с образованием гарантированного зазора между указанными сопрягаемыми поверхностями и перекрытого уплотнительными элементами. In addition, the grooves for the seals that seal the working chambers of variable volume along the Hook joint are made on the longitudinal grooves of the blades interacting with the cylindrical protrusions on the disk partition, and the cylindrical surface of the groove of the blade is made with a larger radius than the cylindrical surface of the protrusion, with the formation of a guaranteed gap between indicated mating surfaces and overlapped by sealing elements.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизны". Thus, the claimed technical solution meets the criterion of "novelty."

Причинно-следственная связь между совокупностью отличительных признаков и достигаемым техническим результатом заключается в повышении давления и снижения потерь энергии путем гидростатической разгрузки усилий, действующих на перегородку, лопасти и валы. A causal relationship between the totality of the distinguishing features and the technical result achieved is to increase the pressure and reduce energy losses by hydrostatically unloading the forces acting on the partition, blades and shafts.

На фиг. 1 изображен продольный разрез объемной роторной гидромашины; на фиг. 2 и 3 - варианты конструктивного исполнения камеры гидростатической опоры и каналов; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 1 с полостями подвода и отвода гидромашины и вариантам конструктивного исполнения полости гидростатической опоры; на фиг. 5 - сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 6 - уплотнение по шарнирному соединению в увеличенном масштабе. In FIG. 1 shows a longitudinal section of a volumetric rotary hydraulic machine; in FIG. 2 and 3 - design options of the hydrostatic support chamber and channels; in FIG. 4 is a section AA in FIG. 1 with cavities for supplying and discharging a hydraulic machine and design options for a cavity of a hydrostatic support; in FIG. 5 is a cross-section BB in FIG. 1; in FIG. 6 - enlarged swivel seal.

Объемная роторная гидромашина состоит из двух корпусных деталей 1 и 2, жестко соединенных между собой по плоскости разъема, в каждой из которых выполнены цилиндрические расточки и общая сферическая полость с центром, лежащим в плоскости разъема. В цилиндрических расточках корпусов под углом α установлены приводной 3 и ведомый 4 валы, оси которых пересекаются в центре сферической полости, причем приводной вал жестко зафиксирован от осевых перемещений известными способами, например, с помощью применения упорных или радиально-упорных подшипников качения (на чертеже условно не показаны). Volumetric rotary hydraulic machine consists of two body parts 1 and 2, rigidly interconnected along the plane of the connector, each of which is made of cylindrical bores and a common spherical cavity with a center lying in the plane of the connector. In the cylindrical bores of the housings at an angle α, drive 3 and driven 4 shafts are installed, the axes of which intersect in the center of the spherical cavity, and the drive shaft is rigidly fixed from axial displacements by known methods, for example, by using persistent or angular contact rolling bearings (conventionally in the drawing not shown).

В сферической полости подвижно установлен ротор, образованный дисковой перегородкой 5 и двумя лопастями 6 и 7, жестко соединенными на соответственно приводном 3 и ведомом 4 валах. Дисковая перегородка 5 делит сферическую полость на два отсека. Каждый отсек разделен на две рабочие камеры переменного объема. Гидромашина содержит четыре рабочих камеры переменного объема 8, 9, 10 и 11, образованные поверхностью сферической полости боковыми поверхностями 12 дисковой перегородки и боковыми поверхностями 13 лопастей. На периферийной сферической поверхности дисковой перегородки 5 и на сферических поверхностях лопастей 6 и 7 выполнены углубления, которые образуют полости гидростатической разгрузки 14 и уплотнительные пояски 15, сопрягаемые с поверхностью сферической полости с небольшим зазором, достаточным для герметизации камер переменного объема. Лопасти 6 и 7 связаны с дисковой перегородкой 5 с образованием шарнира Гука. Шарнирное соединение осуществляется посредством крестообразно расположенных по обе стороны дисковой перегородки 5 цилиндрических выступов 16, взаимодействующих с ответными пазами 17 на лопастях, причем на концах лопастей имеются диаметрально расположенные выступы 18 цилиндрической формы, входящие в цилиндрические расточки, выполненные в виде проушин на перегородке 5 соосно с цилиндрическими выступами 16. In the spherical cavity, a rotor is movably mounted, formed by a disk partition 5 and two blades 6 and 7, rigidly connected to the drive 3 and driven 4 shafts, respectively. Disk partition 5 divides the spherical cavity into two compartments. Each compartment is divided into two working chambers of variable volume. The hydraulic machine contains four working chambers of variable volume 8, 9, 10 and 11, formed by the surface of the spherical cavity by the side surfaces 12 of the disk partition and the side surfaces 13 of the blades. On the peripheral spherical surface of the disk partition 5 and on the spherical surfaces of the blades 6 and 7, recesses are made that form the cavity of the hydrostatic discharge 14 and the sealing bands 15, mating with the surface of the spherical cavity with a small gap sufficient to seal the chambers of variable volume. The blades 6 and 7 are connected to the disk partition 5 with the formation of the Hook joint. The swivel connection is carried out by means of cylindrical protrusions 16 located crosswise on both sides of the disk partition 5, interacting with mating grooves 17 on the blades, and at the ends of the blades there are diametrically arranged protrusions 18 of cylindrical shape included in cylindrical bores made in the form of lugs on the partition 5 coaxially with cylindrical protrusions 16.

В лопастях 6 и 7 на участках взаимодействия пазов 17 с цилиндрическими выступами 16 на дисковой перегородке 5 выполнены продольные пазы, в каждом из которых размещен уплотнительный 19 и поджимной 20 элементы, причем цилиндрическая поверхность паза 17 выполнена большим радиусом, чем сопрягаемая с ней цилиндрическая поверхность выступа 16, с образованием между ними гарантированного зазора герметизируемого уплотнением 19. По обе стороны плоскости симметрии лопасти 7 на ведомом валу 4 выполнены камеры гидростатической разгрузки 20 и 21, соединенные с противоположно расположенными рабочими камерами 8 и 9 соответственно каналами 22 и 23, выполненными в лопасти 7 и в теле вала 4, которые на чертеже (фиг. 1) показаны условно в виде прерывистых линий. In the blades 6 and 7 in the areas of interaction of the grooves 17 with the cylindrical protrusions 16, longitudinal grooves are made in the disk partition 5, each of which has a sealing 19 and a clamping 20 elements, the cylindrical surface of the groove 17 having a larger radius than the mating cylindrical surface of the protrusion 16, with the formation of a guaranteed gap between them being sealed by a seal 19. On both sides of the plane of symmetry of the blade 7 on the driven shaft 4 there are made hydrostatic discharge chambers 20 and 21 connected to opposed working chambers 8 and 9, respectively, channels 22 and 23, made in the blades 7 and in the body of the shaft 4, which in the drawing (Fig. 1) are shown conditionally in the form of broken lines.

Ведомый вал 4 размещен в глухой цилиндрической расточке корпуса 2 с образованием полости гидростатической опоры 24, предназначенной для создания в ней усилия, действующего на ведомый вал 4 и вилку 7 вдоль оси этого вала к центру сферической полости. Полость гидростатической опоры 24 может быть выполнена в виде замкнутой камеры, образованной между торцом ведомого вала 4 (фиг. 1) и крышкой 25 гидромашины, торцом вала и днищем втулки 26 (фиг. 2), установленной на шейке вала 4, крышкой 25 и подпятником 26а, шарнирно соединенном с валом 4 (фиг. 3) или торцом расточки в крышке 5 и установленным в ней плунжером 27 (фиг. 4), соприкасающимся с торцом вала 4. The driven shaft 4 is placed in a blind cylindrical bore of the housing 2 with the formation of the cavity of the hydrostatic support 24, which is designed to create a force acting on the driven shaft 4 and the plug 7 along the axis of this shaft to the center of the spherical cavity. The cavity of the hydrostatic support 24 can be made in the form of a closed chamber formed between the end of the driven shaft 4 (Fig. 1) and the cover 25 of the hydraulic machine, the end of the shaft and the bottom of the sleeve 26 (Fig. 2) mounted on the neck of the shaft 4, the cover 25 and the thrust bearing 26a, pivotally connected to the shaft 4 (Fig. 3) or the end face of the bore in the cover 5 and the plunger 27 (Fig. 4) installed in it, in contact with the end face of the shaft 4.

Полость гидростатической опоры 24 соединена с рабочими камерами переменного объема 8 и 9 каналами 28 и 29 в теле лопасти 7 и в теле ведомого вала 4 (фиг. 1), каналами 30 и 31 в лопасти и хвостовике лопасти через полость 32 и канал 33 (фиг. 2 и фиг. 3) или каналами 34 и 35 в крышке 25 и корпусе 2 с каналами подвода и отвода 36 и 37. Соединение полости гидростатической опоры 24 с рабочими камерами переменного объема 8 и 9 или с каналами подвода и отвода 36 и 37 осуществляется через обратные клапаны 39 и 40, установленные в указанных выше каналах с возможностью их открытия в сторону полости гидростатической опоры 24. Каналы подвода и отвода 36 и 37 выполнены в корпусных деталях 1 и 2 и расположены по обе стороны плоскости симметрии гидромашины и заканчиваются распределительными окнами 41, 42, 43 и 44, выходящими в сферическую полость в зонах расположения рабочих камер. The cavity of the hydrostatic support 24 is connected to the working chambers of variable volume 8 and 9, channels 28 and 29 in the body of the blade 7 and in the body of the driven shaft 4 (Fig. 1), channels 30 and 31 in the blade and shank of the blade through the cavity 32 and channel 33 (Fig. . 2 and Fig. 3) or channels 34 and 35 in the lid 25 and the housing 2 with channels of supply and exhaust 36 and 37. The connection of the cavity of the hydrostatic support 24 with the working chambers of variable volume 8 and 9 or with channels of supply and removal 36 and 37 is carried out through check valves 39 and 40 installed in the above channels with the possibility of their opening in s Oron hydrostatic bearing cavity 24. The supply and discharge channels 36 and 37 formed in the housing parts 1 and 2 and are arranged on both sides of the symmetry plane of the hydraulic and distribution end windows 41, 42, 43 and 44 opening into the spherical cavity in the zones of location of the working chambers.

Гидромашина работает следующим образом. Вращение приводного вала 3 и лопасти 6 через шарнир Гука передается на лопасть 7 и ведомый вал 4. При этом дисковая перегородка 5, вращаясь, совершает возвратно-колебательное (асциллирующее) движение относительно лопастей 6 и 7, в результате чего изменяются объемы рабочих камер 8, 9, 10 и 11. Из четырех рабочих камер объем двух рабочих камер, расположенных по разные стороны дисковой перегородки 5 и лопастей увеличивается, а объем двух других рабочих камер, расположенных также по разные стороны дисковой перегородки и лопастей, уменьшается. При вращении ротора рабочие камеры попеременно соединяются с подводными и отводными распределительными окнами 41, 42, 43 и 44. В расширяющиеся рабочие камеры жидкость поступает через, например, подводной канал 36 и распределительные окна 41 и 42 или через канал 37 и распределительные окна 43 и 44 в зависимости от направления вращения приводного вала. Из рабочих камер с уменьшающимся объемом жидкость вытесняется через противоположно расположенные распределительные окна и каналы. The hydraulic machine operates as follows. The rotation of the drive shaft 3 and the blade 6 through the Hooke joint is transmitted to the blade 7 and the driven shaft 4. In this case, the disk partition 5, rotating, makes a reciprocating (oscillating) movement relative to the blades 6 and 7, as a result of which the volumes of the working chambers 8, 9, 10 and 11. Of the four working chambers, the volume of two working chambers located on opposite sides of the disk partition 5 and blades increases, and the volume of two other working chambers located also on opposite sides of the disk partition and blades decreases. When the rotor rotates, the working chambers are alternately connected to the underwater and outlet distribution windows 41, 42, 43 and 44. The liquid enters the expanding working chambers through, for example, the underwater channel 36 and distribution windows 41 and 42 or through the channel 37 and distribution windows 43 and 44 depending on the direction of rotation of the drive shaft. From working chambers with decreasing volume, the liquid is displaced through oppositely located distribution windows and channels.

Изменение объема рабочей камеры от минимального 9 (фиг. 1) до максимального 8 происходит при повороте вала на 180^о, а рабочие циклы всех камер смещены по фазе на 90^о. Герметизация рабочих камер осуществляется уплотнительными поясками 15 на дисковой перегородке 5, и на лопастях 6 и 7, а также уплотнениями 19, 20 по цилиндрическим выступам 16 на дисковой перегородке 5, и малым зазором по сопрягаемым поверхностям выступов 18 на лопастях 6 и 7 с проушинами на дисковой перегородке 5. Давление нагнетаемой рабочей жидкости в рабочих камерах, воздействует на элементы дисковой перегородки, например, на боковые поверхности 12 дисковой перегородки и на боковые поверхности 13 лопастей, создает в шарнирных соединениях Гука тангенциальные усилия, уравновешиваемые крутящий момент на приводном валу 3. Кроме тангенциальных усилий, действующих в шарнирных соединениях, образованных выступами 18 на лопастях, а также проушинами на дисковой перегородке от действия давления рабочей жидкости в рабочих камерах, возникают радиальные и осевые усилия, действующие на лопасти 6 и 7 на валы 4 и 3.Changing the volume of the working chamber 9 from the minimum (Fig. 1) to a maximum 8 occurs during rotation ^{of the} shaft 180, and the duty cycles of all the cameras are shifted in phase by ^{90 °.} The working chambers are sealed with sealing belts 15 on the disk partition 5, and on the blades 6 and 7, as well as seals 19, 20 along the cylindrical protrusions 16 on the disk partition 5, and a small gap along the mating surfaces of the protrusions 18 on the blades 6 and 7 with eyes on disk partition 5. The pressure of the injected working fluid in the working chambers, acts on the elements of the disk partition, for example, on the side surfaces 12 of the disk partition and on the side surfaces 13 of the blades, creates in the hinge joints Hook t potential forces balanced by the torque on the drive shaft 3. In addition to the tangential forces acting on the swivel joints formed by the protrusions 18 on the blades, as well as the eyes on the disk partition from the action of working fluid pressure in the working chambers, radial and axial forces acting on the blades 6 and 7 on shafts 4 and 3.

Радиальные силы от действия давления в рабочей камере на боковые поверхности 12 дисковой перегородки 5 разгружаются за счет противодействия давления рабочей жидкости, проникающей из каждой рабочей камеры в полости гидростатической разгрузки 14. Radial forces from the action of pressure in the working chamber on the lateral surfaces 12 of the disk partition 5 are unloaded due to the counteraction of the pressure of the working fluid penetrating from each working chamber into the cavity of the hydrostatic discharge 14.

Осевая сила, действующая на приводной вал 3 в направлении от центра сферы и возникающая в результате действия давления рабочей жидкости на боковую поверхность 12 дисковой перегородки 5, на боковую поверхность 13 лопасти 6 и на часть приводного вала, находящуюся под давлением, воспринимается например, радиально-упорным подшипником (на чертеже условно не показанным), закрепленным в корпусе 1. Такая же осевая сила, действующая на ведомый вал 4 в направлении от центра сферы, уравновешивается с некоторым ее превышением силой, возникающей в полости гидростатической опоры 24. The axial force acting on the drive shaft 3 in the direction from the center of the sphere and arising as a result of the pressure of the working fluid on the side surface 12 of the disk partition 5, on the side surface 13 of the blade 6 and on the part of the drive shaft under pressure is perceived, for example, radially a thrust bearing (not shown conventionally in the drawing) fixed in the housing 1. The same axial force acting on the driven shaft 4 in the direction from the center of the sphere is balanced with some excess of it by the force arising in the cavity idrostaticheskoy support 24.

В полость гидростатической опоры 24 жидкость поступает под давлением из рабочих камер 8, 9 или каналов подвода 36, 37 через обратные клапаны 39, 40, предотвращающих ее отток, в результате чего в камере гидростатической опоры 24 возникает сила, действующая на торец ведомого вала в направлении к сферической полости и уравновешивающая с некоторым превышением силу, действующую на ведомый вал со стороны сферической полости. Превышение осевой силы, возникающей в камере гидростатической опоры 24, выбирая зазоры, улучшает герметизацию рабочих камер в шарнирном соединении. Превышение силы устанавливается расчетным путем. The fluid enters the cavity of the hydrostatic support 24 under pressure from the working chambers 8, 9 or supply channels 36, 37 through the check valves 39, 40, preventing its outflow, as a result of which a force arises in the chamber of the hydrostatic support 24, acting on the end of the driven shaft in the direction to the spherical cavity and balancing with some excess force acting on the driven shaft from the side of the spherical cavity. Exceeding the axial force arising in the chamber of the hydrostatic support 24, choosing the gaps, improves the sealing of the working chambers in the hinge joint. The excess of force is established by calculation.

В результате действия давления жидкости в рабочей камере на одну из боковых поверхностей 13 лопасти 7 возникает радиальная сила, которая действует на эту лопасть и воспринимается шейкой ведомого вала 4. Полное или частичное уравновешивание этой силы осуществляется путем подвода рабочей жидкости из рабочей камеры, находящейся под давлением, по одному из каналов 22 или 23 в полость гидростатической разгрузки 20 или 21. As a result of the action of the fluid pressure in the working chamber on one of the side surfaces 13 of the blade 7, a radial force arises which acts on this blade and is perceived by the neck of the driven shaft 4. Full or partial balancing of this force is carried out by supplying the working fluid from the working chamber under pressure , through one of the channels 22 or 23 into the cavity of the hydrostatic discharge 20 or 21.

Герметизация двух смежных рабочих камер, расположенных по обе стороны каждой лопасти 6 и 7, одна из которых в процессе работы находится под действием высокого, а другая под действием низкого давления рабочей жидкости, осуществляется уплотнениями, размещенными в продольных канавках, выполненных на цилиндрических поверхностях 17 (фиг. 6), сопряженных с цилиндрическими выступами 16 на дисковой перегородке 5, причем уплотнения состоят из уплотнительного 19 и поджимного 20 элементов, а поверхность 17 канавки выполнена большим радиусом, чем радиус поверхности 16, с образованием между ними гарантированного зазора, герметизируемого уплотнением 19. The sealing of two adjacent working chambers located on both sides of each blade 6 and 7, one of which is under the action of high pressure and the other under low pressure of the working fluid, is carried out by seals placed in longitudinal grooves made on cylindrical surfaces 17 ( Fig. 6), interfaced with cylindrical protrusions 16 on the disk partition 5, the seals consisting of a sealing 19 and a clamping 20 elements, and the surface 17 of the groove is made with a larger radius than the radius along the surface 16, with the formation between them of a guaranteed gap, sealed by a seal 19.

По сравнению с прототипом предлагаемая объемная роторная гидромашина позволяет повысить рабочее давление, КПД и надежность путем разгрузки от действия радиальных сил на дисковую перегородку, а также радиальных и осевых сил на ведомый вал. Compared with the prototype, the proposed volumetric rotary hydraulic machine allows to increase working pressure, efficiency and reliability by unloading from the action of radial forces on the disk partition, as well as radial and axial forces on the driven shaft.

При использовании данного устройства проявляются также другие эффекты (в сравнении с распространенными в настоящее время гидромашинами подобного класса) такие, как, например, снижаются трудозатраты на изготовление гидромашины вследствие малого числа деталей механизма преобразования энергии и отсутствия сложного в изготовлении механизма распределения рабочей жидкости, обычно чувствительного к загрязнению рабочей жидкости, что приводит также к увеличению ресурса гидромашины. When using this device, other effects are also manifested (in comparison with currently widespread hydraulic machines of this class), such as, for example, labor costs for producing a hydraulic machine are reduced due to the small number of parts of the energy conversion mechanism and the absence of a complicated distribution mechanism for the working fluid, which is usually sensitive contamination of the working fluid, which also leads to an increase in the life of the hydraulic machine.

Claims

1. VOLUME ROTARY HYDRAULIC MACHINE, comprising two body parts rigidly connected to each other along the plane of the connector, each of which is made of cylindrical bores and a common spherical cavity with a center lying in the plane of the connector, two shafts mounted in bearings located at an angle to each other friend, with axes intersecting in the center of the spherical cavity, placed in the last rotor, formed by a disk partition with a spherical peripheral surface mounted with the formation of two compartments and the possibility of rotation I am around the center of the spherical cavity, and two blades fixed to the shafts located in the compartments with the formation of a partition between them, a partition and the walls of the spherical cavity of the working chambers of variable volume, while the blades are connected to the disk partition with the hook hinge obazovannoy, with the end of the drive shaft outside case, and the end of the follower is inserted into a blind cylindrical bore, characterized in that on the peripheral spherical surface of the disk partition and on the spherical surfaces of the blades are made With the formation of hydrostatic discharge chambers and sealing belts, on the end of the driven shaft or in the cover located on the side of the end of this shaft, a cavity of hydrostatic support is made, connected to the inlet and outlet cavities by channels in the hydraulic machine body or with working chambers of variable volume by channels in the shank body blades installed in the axial bore of the driven shaft, and check valves are installed in the channels with the possibility of opening them towards the cavity of the hydrostatic support.

2. The hydraulic machine according to claim 1, characterized in that on the driven shaft on both sides of the plane of symmetry of the blade there are hydrostatic discharge chambers connected to opposing working chambers of variable volume by channels in the blades and / or in the body of the driven shaft.

3. The hydraulic machine according to claim 1, characterized in that the grooves for the seals that seal the working chambers of variable volume along the Hook joint are made on the longitudinal grooves of the blades with the possibility of interaction with cylindrical protrusions on the disk partition, and the cylindrical surface of the groove of the blade is made with a large radius, than the cylindrical surface of the protrusion, with the formation of a guaranteed gap between the specified mating surfaces, overlapping sealing elements.