RU2018035C1

RU2018035C1 - Rotary-plate machine

Info

Publication number: RU2018035C1
Authority: RU
Inventors: Н.М. Подолько; В.Н. Красковский
Original assignee: Подолько Николай Михайлович
Priority date: 1991-04-09
Filing date: 1991-04-09
Publication date: 1994-08-15

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: rotor with slots is eccentrically mounted on a shaft in a body with inlet and outlet channels and end covers which has a profile bore. The slots are adjacent in pairs on part of the their length to form an overlap section of the slots in the middle part of the rotor, and have plates positioned inside. The plates are mounted for engagement with end covers and to form working chambers. The inlet channel is positioned opposite to the overlap section of the slots. The outlet sections are positioned on the side of the end covers. The rotor length is larger than that of each slot but smaller than the total length of two adjacent slots. The bore is made in the form of two hollow conical ovoidal geometrical bodies facing each other by smaller bases, and facing the end covers by the larger bases. The rotor is made in the form of two equally truncated cones facing each other by smaller bases, the slots are made trapezoidal and deepen into the shaft to a depth exceeding the value of the eccentricity. The plates are made in the form of an equilateral trapezoid which large bases face the end covers and their length exceeds the total value of the eccentricity and the rotor part extending above the shaft. The angles of conicity of the body bore, the rotor generatrix and the angle of between the slots and the longitudinal axis of the rotor are equal. EFFECT: improved structure. 5 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено, в частности, в животноводстве для создания вакуума в вакуумной системе доильной установки. The invention relates to mechanical engineering and can be applied, in particular, in animal husbandry to create a vacuum in the vacuum system of the milking unit.

Известна ротационно-пластинчатая машина, содержащая статор с рабочей камерой, торцовыми крышками, снабженными расточками эксцентрично расположенного ротора с пазами, осевая длина которых больше длины ее рабочей камеры (см. например, авт.св. СССР N 1536057, кл. F 04 C 2/344, 1987). Known rotary vane machine containing a stator with a working chamber, end caps, provided with bores of an eccentrically located rotor with grooves, the axial length of which is greater than the length of its working chamber (see, for example, Aut. St. USSR N 1536057, class F 04 C 2 / 344, 1987).

Однако конструкция такой ротационно-пластинчатой машины обладает невысокими эксплуатационными показателями, обусловленными ее конструктивными особенностями, сложностью изготовления уплотняющего соединения: вкладыши, рабочие пластины и повышенной энергоемкостью, обусловленной невысокими ее аэродинамическими показателями. However, the design of such a rotary vane machine has low performance due to its design features, the complexity of the manufacture of the sealing compound: liners, working plates and increased energy consumption due to its low aerodynamic performance.

Известна также ротационно-пластинчатая машина, содержащая корпус с внутренней профилированной расточкой, впускным и выпускными каналами и торцовыми крышками, ротор с попарно выполненными пазами, эксцентрично размещенный в корпусе, и пластины, установленные в пазах ротора с возможностью образования рабочих камер и контактирования с торцовыми крышками, причем суммарная длина пазов больше ширины рабочей камеры. Also known is a rotary plate machine containing a housing with an internal profiled bore, inlet and outlet channels and end caps, a rotor with pairwise made grooves, eccentrically placed in the housing, and plates installed in the rotor grooves with the possibility of forming working chambers and contacting with end caps moreover, the total length of the grooves is greater than the width of the working chamber.

Однако описанная ротационно-пластинчатая машина несколько сложна в изготовлении продольного профиля корпуса машины, обладает значительной энергоемкостью и невысокой производительностью. However, the described rotary vane machine is somewhat complicated in the manufacture of a longitudinal profile of the machine body, has significant energy consumption and low productivity.

Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение эксплуатационной надежности, производительности и уменьшение энергоемкости машины. The purpose of the invention is to simplify the design, increase operational reliability, productivity and reduce energy consumption of the machine.

Цель достигается тем, что ротационно-пластинчатая машина, содержащая корпус с впускным и выпускными каналами и торцовыми крышками, в профилированной расточке которого эксцентрично установлен на валу ротор с пазами, выполненными попарно примыкающими на части их длины с образованием участка-перекрытия пазов в средней части ротора и размещенными в них разделительными пластинками, причем впускной канал размещен напротив участка перекрытия пазов, а пластины установлены с возможностью образования рабочих камер и больше длины каждого паза, но меньше суммарной длины двух примыкающих пазов, а внутренняя часть профилированной проточки корпуса выполнена в виде двух полых равноусеченных овоидных конусообразных геометрических тел, соединенных между собой своими меньшими основаниями, в торцах которого расположены выпускные каналы, а ротор, выполненный в виде двух равноусеченных конусов с углами конусности, равными углу внутренней конусообразной части корпуса, соединенных своими вершинами, имеет попарно выполненные пазы, изготовленные трапециевидными с острым углом наклона относительно центра ротора, равным углу расходящихся ветвей конусообразной части корпуса, и их заглублением у торцов ротора в его вал на глубину, превышающую величину эксцентриситета с размещенными в них пластинами, выполненными в виде равнобоких трапеций, большие основания которых обращены к торцовым крышкам и изготовлены длиной, превышающей суммарную величину эксцентриситета и выступающей над валом части ротора. The goal is achieved by the fact that a rotary vane machine containing a housing with inlet and outlet channels and end caps, in the profiled bore of which a rotor is eccentrically mounted on the shaft with grooves made in pairs adjacent to part of their length to form a section-overlapping grooves in the middle part of the rotor and dividing plates placed therein, the inlet channel being located opposite the groove overlap portion, and the plates are installed with the possibility of forming working chambers and longer than the length of each groove, but less than the total length of two adjacent grooves, and the inner part of the profiled groove of the body is made in the form of two hollow uniformly truncated ovoid cone-shaped geometric bodies interconnected by their smaller bases, at the ends of which there are outlet channels, and a rotor made in the form of two uniformly truncated cones with corners taper equal to the angle of the inner cone-shaped part of the body, connected by their peaks, has pairwise made grooves made trapezoidal with an acute angle of inclination o relative to the center of the rotor, equal to the angle of the diverging branches of the cone-shaped part of the housing, and their deepening at the ends of the rotor into its shaft to a depth exceeding the eccentricity with the plates placed in them, made in the form of isosceles trapeziums, large bases of which face the end caps and are made in length, exceeding the total amount of eccentricity and protruding above the shaft of the part of the rotor.

По сравнению с прототипом упрощение конструкции предлагаемого устройства достигнуто за счет следующего: 1) внутренняя продольного профиля поверхность корпуса ротационно-пластинчатой машины выполнена двухпрофильной, по прямым образующим, вместо сложной гиперболоидной; 2) поверхность ротора также выполнена двухпрофильной, вместо гиперболоидной; 3) герметизация рабочей камеры производится при использовании четырех подвижных трапециевидных пластин, вместо четырех, но выполненных по криволинейным образующим: все эти изменения, упрощения произведены без снижения равнозначных показателей ротационно-пластинчатой машины. Compared with the prototype, the simplification of the design of the proposed device is achieved due to the following: 1) the inner longitudinal profile of the surface of the body of the rotary vane machine is made of two profiles, along the direct generators, instead of a complex hyperboloid; 2) the rotor surface is also made two-profile, instead of hyperboloid; 3) the working chamber is sealed using four movable trapezoidal plates, instead of four, but made according to curvilinear generators: all these changes, simplifications were made without reducing the equivalent performance of the rotary vane machine.

Повышению эксплуатационной надежности ротационно-пластинчатой машины способствует выполнение выпускных каналов с боков корпуса (т.е. у торцовой его части), что значительно снижает максимальное выпускное давление за счет улучшения аэродинамических показателей машины. При проворачивании ротора и увеличении объема рабочей камеры за пластинами образуется разрежение, которое заполняется воздушной средой через впускное отверстие, расположенное в центре машины. В результате выполнения корпуса с увеличивающимся рабочим объемом к его торцовым крышкам разрежение (величина вакуума) по всему его периметру не означало, в центральной части корпуса ротационно-пластинчатой машины величина давления несколько выше нежели у его торцов. По этой причине воздушная среда, поступившая в рабочую камеру, разделяется на два потока и движется в ней более равномерно по винтовой линии от центра к периферии (к торцам корпуса), где затем через "увеличенные" выпускные (удлиненные по периметру "нерабочей" части корпуса машины) отверстия каналов выталкивается в атмосферу. Пластины при этом испытывают гораздо меньшую нагрузку прижатия к стенкам пазов ротора, что увеличивает их работоспособность. Вторым фактором повышения эксплуатационной надежности устройства является устранение условий защемления смазывающих веществ в коническом соединении: корпус - крышка. Смазывающие вещества, поступающие в рабочую камеру машины для смазки ее стенок, в случае выполнения выпускных каналов не у торцов корпуса, а за счет центробежной силы и конусно выполненных торцовых расточек корпуса накапливаются в них и при проворачивании ротора с уменьшением рабочей камеры защемляются пластинами или вкладышами, что приводит к увеличению испытываемой ими нагрузки, во втором, предлагаемом варианте, эти включенные в воздушную среду масла удаляются вместе с ней через выпускные отверстия, выполненные в местах защемления. The increase in the operational reliability of the rotary vane machine is facilitated by the implementation of exhaust channels from the sides of the casing (i.e., at the end part thereof), which significantly reduces the maximum outlet pressure due to improved aerodynamic performance of the machine. When turning the rotor and increasing the volume of the working chamber behind the plates, a vacuum is formed, which is filled with air through the inlet located in the center of the machine. As a result of the execution of the casing with an increasing working volume to its end caps, a vacuum (vacuum value) along its entire perimeter did not mean that in the central part of the casing of the rotary vane machine the pressure is slightly higher than at its ends. For this reason, the air entering the working chamber is divided into two flows and moves more evenly along the helical line from the center to the periphery (to the ends of the housing), where then through the “enlarged” outlet (elongated around the perimeter of the “inactive” part of the housing machines) channel openings are pushed into the atmosphere. The plates at the same time experience a much lower load of pressing against the walls of the rotor grooves, which increases their performance. The second factor in increasing the operational reliability of the device is the elimination of the conditions of jamming of the lubricants in the conical connection: body - cover. Lubricants entering the working chamber of the machine to lubricate its walls, in the case of discharge channels not at the ends of the housing, but due to centrifugal force and conically formed mechanical bores of the housing, accumulate in them and, when the rotor is rotated with a decrease in the working chamber, are pinched by plates or inserts, which leads to an increase in the load experienced by them, in the second, proposed embodiment, these oils included in the air are removed along with it through exhaust openings made in the pinch points.

Увеличению производительности способствует выполнение профиля корпуса, его поперечного сечения, в виде овоида (замкнутой коробковой кривой), что позволяет увеличить объем камеры всасывания и значительно уменьшить перетечки из зоны защемления воздуха, зоны давления, в зону всасывания за счет возможности выдерживания однозначного радиального зазора, ротор - корпус. An increase in productivity is facilitated by the execution of the body profile, its cross section, in the form of an ovoid (closed box curve), which allows to increase the volume of the suction chamber and significantly reduce overflows from the air jamming zone, pressure zone, into the suction zone due to the ability to withstand a unique radial clearance, the rotor - housing.

Уменьшение энергоемкости машины также связано с выполнением профиля корпуса в виде овоида, что в целом способствует уменьшению его "нерабочих" ("переменных") объемов, напрямую связанных с уменьшением общего литража машины, прямо пропорционально влияющего на мощность, необходимую для его привода. Reducing the energy intensity of the machine is also associated with the implementation of the profile of the body in the form of an ovoid, which in general helps to reduce its "non-working" ("variable") volumes, directly related to the decrease in the total displacement of the machine, which is directly proportional to the power required for its drive.

Признаки, указанные в отличительной части формулы изобретения достижения цели, показывают, что заявляемое техническое устройство обладает "новизной". Совокупность признаков, приведенных в сравнении свойств заявляемого и известного решений, дает основание сделать вывод, что заявляемое техническое решение обладает "существенными отличиями". The signs indicated in the characterizing part of the claims to achieve the goal show that the claimed technical device has a "novelty". The combination of features shown in the comparison of the properties of the claimed and known solutions, gives reason to conclude that the claimed technical solution has "significant differences".

На фиг.1 схематично изображена предлагаемая ротационно-пластинчатая машина, продольный разрез; на фиг.2-5 представлены ее фрагменты. Figure 1 schematically shows the proposed rotary vane machine, a longitudinal section; figure 2-5 presents its fragments.

Ротационно-пластинчатая машина содержит корпус 1, внутренняя часть которого выполнена в виду двух полых равноусеченных конусообразных овоидных геометрических тел, соединенных между собой меньшими основаниями (вершинами), впускной канал 2, выполненный в центральной части корпуса 1, и два выпускных канала 3, расположенных с торцов корпуса 1, две торцовые крышки 4, имеющие сверление 5 для подвода смазывающих веществ к подшипникам 6 и эксцентрично расположенному относительно оси корпуса 1 ротору 7. Ротор 7 выполнен в виде усеченных конусов, соединенных вместе своими вершинами с углом конусности, равным углу расходящихся ветвей внутренней конусообразной части корпуса 1. The rotary lamellar machine comprises a housing 1, the inner part of which is made in the form of two hollow, uniformly truncated cone-shaped ovoid geometric bodies interconnected by smaller bases (vertices), an inlet channel 2 made in the central part of the housing 1, and two exhaust channels 3 located with the ends of the housing 1, two end caps 4 having a drilling 5 for supplying lubricants to the bearings 6 and the rotor 7 eccentrically located relative to the axis of the housing 1; The rotor 7 is made in the form of truncated cones, connected ennyh together at their tops with a cone angle equal to the angle of the divergent branches of the internal cone-shaped portion of the housing 1.

Ротор 7 выполнен как единое целое с валом 8 и имеет попарно выполненные пазы 9, соединенные между собой в средней части ротора внахлест (см. фиг. 3), причем длина перекрытия должна быть несколько больше диаметра впускного канала 2. Пазы 9 выполнены трапециевидными с острым углом наклона относительно центра ротора 7 (см. фиг.4), равным углу расходящихся ветвей внутренней конусообразной части корпуса 1 и с заглублением у торцов ротора 7 в его вал 8 на глубину, превышающую величину эксцентриситета. В пазах 8 свободно размещены пластины 10. В целях универсализации пластин 10 и повторного их использования при выходе из строя верхней рабочей грани пластина 10 выполнена в виде равнобокой трапеции (см. фиг.5), что позволяет, перевернув ее на 180^о, сделать рабочей нижнюю грань, а в целях выполнения необходимого условия постоянного перекрытия им зазоров в соединении вал 8 - торцовые крышки 4 их большие основания, обращенные к торцовым крышкам 4 и установленные с возможностью контактирования с последним, изготовлены длиной, превышающей суммарную величину эксцентриситета и выступающей над валом части ротора. Наклонно выполненные грани пластины 10, а также пазов 9 ротора 7 в сочетании с поршневой работой пластина - паз способствует засасыванию смазывающих веществ в паз 9 при выходе пластины 10 из него, а затем выдавливания с проталкиванием как по длине от его начала к центру ротора 7, так и между пластиной и пазом ротора, что позволяет уменьшить трение пластина - паз (ротор), улучшает равномерность смазки пластина - корпус, а значит, уменьшает в целом энергоемкость привода всего вакуумного насоса.The rotor 7 is made as a unit with the shaft 8 and has pairwise made grooves 9, interconnected in the middle part of the rotor overlap (see Fig. 3), and the overlap length should be slightly larger than the diameter of the inlet channel 2. The grooves 9 are made trapezoidal with a sharp angle of inclination relative to the center of the rotor 7 (see figure 4), equal to the angle of the diverging branches of the inner cone-shaped part of the housing 1 and with deepening at the ends of the rotor 7 in its shaft 8 to a depth exceeding the eccentricity. The grooves 8 are arranged freely plate 10. In order universalization plates 10 and re-use them in case of failure of the working faces the upper plate 10 is in the form of an equilateral trapezoid (see Fig. 5) that allows turning it 180 ^to make the working the bottom face, and in order to fulfill the necessary condition for them to constantly overlap the gaps in the shaft connection 8 - end caps 4 their large bases facing the end caps 4 and installed with the possibility of contacting the latter are made with a length exceeding the total weight the eccentricity and the part of the rotor protruding above the shaft. The inclined faces of the plate 10, as well as the grooves 9 of the rotor 7 in combination with the piston operation of the plate — the groove facilitates the absorption of lubricants into the groove 9 when the plate 10 exits from it, and then extrudes with pushing along the length from its beginning to the center of the rotor 7, and between the plate and the groove of the rotor, which allows to reduce the friction of the plate - groove (rotor), improves the uniformity of the lubrication of the plate - casing, and therefore reduces the energy consumption of the drive of the entire vacuum pump.

Ротационно-пластинчатая машина работает следующим образом. Rotary vane machine operates as follows.

При вращении ротора 7, эксцентрично расположенного относительно оси корпуса 1, пластины 10 периодически погружаются в пазы 9 или выходят из них за счет центробежных сил, плотно прижимаясь к внутренней части овоидноконусообразного корпуса 1, скользят по его конической поверхности до контакта (соприкосновения) своих боковых граней (основания трапеций) о торцовые крышки 4, изменяя при этом объем пространства, заключенного между двумя парами параллельных пластин, расположенных рядом. Этот объем (считая от наименьшего зазора между корпусом и ротором) за один оборот ротора 7 сначала увеличивается до максимального, равного объему, заключенному между пластинами 10 и наиболее удаленной от ротора 7 частью периметра овоидного корпуса 1, создавая разрежение между пластинами 10 и на стороне всасывания, а затем уменьшается до минимального, равного объему зазора, заключенного между пластинами 10, ротором 7 и корпусом 1 (см. фиг.2). When the rotor 7 is rotated eccentrically relative to the axis of the housing 1, the plates 10 are periodically immersed in the grooves 9 or come out of them due to centrifugal forces, tightly pressing to the inside of the ovoid cone-shaped housing 1, slide along its conical surface until the contact (contact) of their side faces (base of the trapezoid) on the end caps 4, while changing the amount of space enclosed between two pairs of parallel plates located side by side. This volume (counting from the smallest gap between the housing and the rotor) for one revolution of the rotor 7 first increases to a maximum equal to the volume enclosed between the plates 10 and the farthest part of the perimeter of the ovoid housing 1, creating a vacuum between the plates 10 and on the suction side and then decreases to a minimum equal to the volume of the gap concluded between the plates 10, the rotor 7 and the housing 1 (see figure 2).

Поступивший "засосанный" воздух через впускной канал 2, выполненный в центральной наименьшего диаметра части корпуса 1, за счет разности диаметров как ротора 7, так и корпуса 1, а значит, и разности давлений, устремляется к торцовым крышкам 4 машины, сжимается и под повышенным давлением выталкивается в атмосферу через каналы 3, расположенные с торцов корпуса 1
.The incoming "sucked" air through the inlet channel 2, made in the central smallest diameter of the part of the housing 1, due to the difference in diameters of both the rotor 7 and the housing 1, and hence the pressure difference, rushes to the end caps 4 of the machine, is compressed and under pressure is pushed into the atmosphere through channels 3 located at the ends of the housing 1
.

Предлагаемое изобретение позволяет не только упростить конструкцию, повысить эксплуатационную надежность, производительность ротационно-пластинчатой машины, но также снизить ее энергоемкость (результат снижения загруженности лопаток и уменьшения ее нерабочего литража, облегчить технологию изготовления деталей и уменьшить в целом стоимость всей машины. The present invention allows not only to simplify the design, increase operational reliability, productivity of the rotary vane machine, but also to reduce its energy consumption (the result of reducing the load of the blades and reducing its idle displacement, facilitate the manufacturing technology of parts and reduce the overall cost of the whole machine.

Claims

A ROTARY-VALVE MACHINE, comprising a housing with inlet and outlet channels and end caps, in the profiled bore of which a rotor is eccentrically mounted on the shaft with grooves made in pairs adjacent to part of their length to form a section of overlapping grooves in the middle part of the rotor and the plates placed in them, moreover, the inlet channel is located opposite the groove overlap section, and the plates are installed with the possibility of contact with the end caps and the formation of working chambers, while the length of the rotor is greater than the length of each a groove, but less than the total length of two adjacent grooves, characterized in that, in order to simplify the design and increase operational reliability, productivity and reduce energy consumption, the exhaust channels are located on the side of the end caps, while the bore is made in the form of two hollow, uniformly truncated conical ovoid geometric bodies with smaller bases facing each other, and larger ones to end caps, the rotor is made in the form of two equally truncated cones, smaller bases facing each other, p The basics are made trapezoidal with deepening into the shaft from the end faces of the rotor to a depth exceeding the eccentricity, the plates are made in the form of isosceles trapezoidal, large bases of which face the end caps, and have a length exceeding the total amount of eccentricity and the part of the rotor protruding above the shaft, and the angles the taper of the bore of the body forming the rotor and the angle of inclination of the grooves to the longitudinal axis of the rotor are equal.