RU2155880C2

RU2155880C2 - Rotary machine

Info

Publication number: RU2155880C2
Application number: RU98116513A
Authority: RU
Inventors: В.А. Стариков; Т.В. Здыренкова
Original assignee: Тюменский государственный нефтегазовый университет
Priority date: 1998-08-25
Filing date: 1998-08-25
Publication date: 2000-09-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; compressors, pumps and internal combustion engines. SUBSTANCE: proposed rotary machine has hollow cylindrical housing with end shields accommodating two coaxially installed blades on surface of which spring-loaded axial and radial sealing members are installed. End face surface of blades are sealed by radial and six segment plates whose ends are connected by cylindrical dowels with cuts and are installed in slots over circle. Cylindrical surfaces of lower part of blade cantilevers are sealed by radial and axial plates fitted in L-shaped cuts of segment seals in contact with cylindrical surface of coaxial blade and end shield. EFFECT: increased efficiency and improved reliability of machine. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к объемно-роторным машинам, и может быть использовано в компрессорах, насосах и двигателях внутреннего сгорания. The invention relates to the field of engineering, in particular to space-rotary machines, and can be used in compressors, pumps and internal combustion engines.

Известна роторная машина, содержащая корпус, торцевые крышки и валы, соосно установленные на подшипниках в крышках, лопастные роторы размещены на валах с образованием рабочих камер. Уплотнительные пластины вставлены в пазы лопастей и поджаты упругими элементами. Комплект разрезных профилированных пластин в собранном состоянии образует в пазу внутреннее пространство, в котором расположен упругий элемент. Known rotary machine containing a housing, end caps and shafts coaxially mounted on bearings in the covers, the blade rotors are placed on the shafts with the formation of the working chambers. Sealing plates are inserted into the grooves of the blades and are tightened by elastic elements. A set of split profiled plates in the assembled state forms an internal space in the groove in which the elastic element is located.

Недостатком такой роторной машины является низкая эффективность работы из-за наличия утечек рабочего тела в зазоры, образующиеся в угловых сопряжениях корпуса и торцевых крышек, при движении профилированных пластин упругим элементом [1]. The disadvantage of this rotary machine is the low efficiency due to the presence of leaks of the working fluid in the gaps formed in the angular joints of the housing and end caps when the profiled plates move with an elastic element [1].

Известно уплотнение роторной машины, состоящей из одного пружинного и одного разрезного уплотнительного элемента, помещенное в паз лопасти, предварительно сжатое до определенного состояния. It is known to seal a rotary machine, consisting of one spring and one split sealing element, placed in the groove of the blade, pre-compressed to a certain state.

Недостатком приведенного аналога является снижение надежности уплотнения. Снижение надежности объясняется тем, что для установки уплотнения в предварительно сжатом состоянии, необходим значительный размер паза по всему сечению лопасти, поэтому увеличиваются утечки рабочего тела из одной камеры в другую [2]. The disadvantage of this analogue is the decrease in reliability of the seal. The decrease in reliability is explained by the fact that to install the seal in a pre-compressed state, a significant groove size is required over the entire cross section of the blade, therefore, leakages of the working fluid from one chamber to another increase [2].

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является выбранная в качестве прототипа роторная машина, содержащая полый цилиндрический корпус с торцевыми крышками, внутри соосно установлены на подшипниках в крышках две лопасти, на поверхностях которых размещены подпружиненные осевые и радиальные уплотнительные элементы, выполненные в виде пластин. The closest in technical essence to the claimed device is a rotary machine selected as a prototype, comprising a hollow cylindrical body with end caps, two blades coaxially mounted on bearings in the caps, on the surfaces of which spring-loaded axial and radial sealing elements made in the form of plates are placed.

Недостатком такой роторной машины является снижение эффективности уплотнительных элементов, вызвано это тем, что износ подшипников приводит к нарушению соосности и размыканию замкнутого контура уплотнительных элементов торцевых и цилиндрических поверхностей [3]. The disadvantage of such a rotary machine is the decrease in the efficiency of the sealing elements, due to the fact that the wear of the bearings leads to misalignment and opening of the closed loop of the sealing elements of the end and cylindrical surfaces [3].

Задачей изобретения является повышение КПД и надежности роторной машины путем снижения утечки рабочей среды, что достигается изменением уплотнения торцевых и цилиндрических поверхностей. The objective of the invention is to increase the efficiency and reliability of a rotary machine by reducing leakage of the working medium, which is achieved by changing the sealing of the end and cylindrical surfaces.

Технический результат достигается тем, что роторная машина содержит полый цилиндрический корпус с торцевыми крышками, в котором соосно установлены на подшипниках в крышках две лопасти, на поверхности лопастей размещены подпружиненные осевые и радиальные уплотнительные элементы, выполненные в виде пластин, согласно изобретению, в пазах, выполненных в лопастях, установлены радиальные пластины и шесть сегментных пластин, входящих в пазы цилиндрических штифтов, расположенных по окружности торцевой поверхности лопасти, при этом одна пара штифтов расположена на оси симметрии лопасти в диаметрально противоположном направлении, две другие пары с радиальными пластинами расположены на двух линиях, проходящих через центр вращения с углом раскрытия 20 ± 3^o и осью симметрии между ними, перпендикулярной предыдущему направлению, причем радиальные пластины контактируют с сегментными уплотнениями, установленными в нижней части консолей лопастей и контактирующими с цилиндрической поверхностью сосной лопасти и торцевой крышки, а радиальные и осевые пластины консольной части лопастей стыкуются в Г-образных прорезях, расположенных в середине сегментных уплотнений.The technical result is achieved by the fact that the rotary machine comprises a hollow cylindrical body with end caps, in which two blades are coaxially mounted on bearings in the caps, spring-loaded axial and radial sealing elements made in the form of plates according to the invention are placed in the grooves in the grooves made in the blades, there are installed radial plates and six segment plates included in the grooves of the cylindrical pins located around the circumference of the end surface of the blade, with one pair the pins are located on the axis of symmetry of the blade in the diametrically opposite direction, the other two pairs with radial plates are located on two lines passing through the center of rotation with an opening angle of 20 ± 3 ^o and the axis of symmetry between them, perpendicular to the previous direction, and the radial plates are in contact with segment seals installed in the lower part of the consoles of the blades and in contact with the cylindrical surface of the pine blade and end cover, and the radial and axial plates of the console part of the lopas she joined in T-slot, located in the middle of the segment seal.

Анализ прототипа показывает, что заявляемое техническое решение отличается тем, что лопасти уплотнены радиальными и разрезными сегментными пластинами, цилиндрическими штифтами, располагающимися по кругу торцевой поверхности лопасти, причем сегментные уплотнения контактируют с радиальными пластинами, установленными в нижней консольной части лопасти. The analysis of the prototype shows that the claimed technical solution is characterized in that the blades are sealed with radial and split segment plates, cylindrical pins located around the end surface of the blade, and the segment seals are in contact with the radial plates installed in the lower cantilever part of the blade.

На фиг. 1 представлен общий вид (продольное сечение А-А), на фиг. 2 изображено поперечное сечение устройства Б-Б, на фиг. 3 схематически изображено предлагаемое уплотнение роторной машины. In FIG. 1 is a perspective view (longitudinal section AA), in FIG. 2 shows a cross section of the device BB, in FIG. 3 schematically shows the proposed seal rotary machine.

Роторная машина содержит полый цилиндрический корпус 1, в котором соосно установлены две лопасти 2, на подшипниках 3 в торцевых крышках 4. В пазах, выполненных в лопастях, установлены радиальные пластины 5 и шесть сегментных пластин 6, входящих в пазы цилиндрических штифтов 7, расположенных по окружности торцевой поверхности лопасти, при этом одна пара штифтов расположена на оси симметрии лопасти в диаметрально противоположном направлении, две другие пары с радиальными пластинами 8, расположены на двух линиях, проходящих через центр вращения с углом раскрытия, равным 20 ± 3^o, и осью симметрии между ними, перпендикулярной предыдущему направлению, причем радиальные пластины 9 контактируют с сегментными уплотнениями 10, установленными в нижней части консолей лопастей, контактирующими с цилиндрической поверхностью соосной лопасти и торцевой крышки 4, а радиальные и осевые пластины 9, 11 консольной части лопастей стыкуются в Г-образных прорезях 12, расположенных в середине сегментных уплотнений 10.The rotary machine contains a hollow cylindrical body 1, in which two blades 2 are coaxially mounted, on bearings 3 in the end caps 4. In the grooves made in the blades, radial plates 5 and six segment plates 6 are inserted, which are included in the grooves of the cylindrical pins 7 located along the circumference of the end surface of the blade, with one pair of pins located on the axis of symmetry of the blade in the diametrically opposite direction, two other pairs with radial plates 8, are located on two lines passing through the center of rotation with an opening angle equal to 20 ± 3 ^o and an axis of symmetry between them, perpendicular to the previous direction, and the radial plates 9 are in contact with the segment seals 10 installed in the lower part of the consoles of the blades in contact with the cylindrical surface of the coaxial blade and end cover 4, and the radial and the axial plates 9, 11 of the cantilever part of the blades are joined in the L-shaped slots 12 located in the middle of the segment seals 10.

Радиальные пластины 5, 9, шесть сегментных пластин 6 и сегментные уплотнения 10 с Г-образными прорезями прижимаются к поверхности торцевых крышек 4 за счет пластинчатых пружин 13. Цилиндрические штифты 7 с радиальными пластинами 8 подпружинены кольцевой пружиной 14. Сегментные уплотнения 10 и осевые пластины 11 прижимаются к цилиндрической поверхности соосной лопасти пластинчатыми пружинами 15. Лопасти 2 сжимаются между собой пластинчатыми и кольцевыми пружинами 13, 14 за счет прижатия радиальных пластин 5, 9 и сегментных пластин 6, цилиндрических штифтов 7 и сегментных уплотнений 10 к торцевым поверхностям крышек 4. Radial plates 5, 9, six segment plates 6 and segment seals 10 with L-shaped slots are pressed against the surface of the end caps 4 by means of leaf springs 13. The cylindrical pins 7 with radial plates 8 are spring-loaded with an annular spring 14. Segment seals 10 and axial plates 11 pressed against the cylindrical surface of the coaxial blade by leaf springs 15. The blades 2 are compressed between themselves by leaf and ring springs 13, 14 due to the pressing of the radial plates 5, 9 and segment plates 6, cylindrical iftov 7 and segment 10 seals against the front surfaces of covers 4.

Внутренняя цилиндрическая поверхность корпуса 1, торцевые поверхности крышек 4 с лопастями 2 образуют рабочие камеры 16 (фиг. 2) переменного объема. При работе машины в режиме двигателя внутреннего сгорания в ней может быть предусмотрена свеча зажигания 17. The inner cylindrical surface of the housing 1, the end surfaces of the covers 4 with blades 2 form a working chamber 16 (Fig. 2) of variable volume. When the machine is operating in the internal combustion engine mode, a spark plug 17 may be provided.

Роторная машина работает следующим образом. Rotary machine operates as follows.

В рабочих камерах 16 протекают термические циклы, в результате которых лопастям 2 сообщается неравномерное вращение. Уплотнительные элементы, установленные в пазах лопастей роторной машины, обеспечивают герметизацию рабочих камер во всем диапазоне давлений и температур рабочей среды. In the working chambers 16, thermal cycles occur, as a result of which the blades 2 are given uneven rotation. Sealing elements installed in the grooves of the blades of the rotary machine provide sealing of the working chambers in the entire range of pressures and temperatures of the working medium.

Таким образом, предложенная конструкция уплотнительных элементов позволяет обеспечить надежную герметизацию рабочих камер независимо от износа трущихся деталей, что снижает утечки рабочего вещества и тем самым повышает КПД роторной машины. Thus, the proposed design of the sealing elements allows for reliable sealing of the working chambers regardless of the wear of the rubbing parts, which reduces leakage of the working substance and thereby increases the efficiency of the rotary machine.

Источники информации
1. Патент 2018696, F 01 C 19/00, Бюл. 16 от 30.08.94.Sources of information
1. Patent 2018696, F 01 C 19/00, Bull. 16 from 08/30/94.

2. Патент 2012824, F 01 C 19/00, Бюл. 9 от 15.05.94. 2. Patent 2012824, F 01 C 19/00, Bull. 9 from 05/15/94.

3. А.С. 1788305, F 01 C 19/08, Бюл. 2 от 15.01.93.0 3. A.S. 1788305, F 01 C 19/08, Bull. 2 from 01/15/93.0

Claims

A rotary machine comprising a hollow cylindrical body with end caps, in which two blades are coaxially mounted on bearings in the caps, spring-loaded axial and radial sealing elements made in the form of plates are placed on the surface of the blades, characterized in that the grooves made in the blades are installed radial plates and six segment plates included in the grooves of the cylindrical pins located around the circumference of the end surface of the blade, with one pair of pins located on the axis of symmetry of the blades STI in the opposite direction, the other two pairs of radial plates are arranged on two lines passing through the center of rotation with an opening angle of 20 ^o ± 3 ^o, and the symmetry axis therebetween perpendicular to the previous direction, wherein radial plates are in contact with segmented seals, installed in the lower part of the consoles of the blades and in contact with the cylindrical surface of the coaxial blade and the end cover, and the radial and axial plates of the cantilever part of the blades are joined in the L-shaped holes zyah located in the middle segment seals.