Роторна машина

Роторная машина, содержащая статор, торцевые крышки, входное и выходное отверстия, ротор, расположенный на валу и упорноразделительные элементы, отличающаяся тем, что на внешней поверхности ротора выполнены не менее двух полостей, а на внутренней поверхности статора - не менее одной полости, при этом упорно-разделительные элементы выполнены в виде тел вращения, свободно размещенных в полостях ротора и статора. (13) 35593 (11) UA выполнение упорно-разделительных элементов, а также размещение их в полостях ротора и статора позволяет обеспечить расширение функциональных возможностей как упорно-разделительных элементов, так и роторной машины в целом за счет полной обратимости функций в классе "Мотор" и "Насос", а также упростить конструкцию и, как следствие, ремонт и обслуживание машины. Поставленная задача решается в роторной машине, содержащей торцевые крышки, статор, выходные и входные отверстия, ротор, расположенный на валу и упорно-разделительные элементы, тем, что на внешней поверхности ротора выполнено не менее двух полостей, а на внутренней поверхности статора - не менее одной полости, при этом упорно-разделительные элементы выполнены в виде тел вращения, свободно размещенных в полостях ротора и статора. Новым в предлагаемом изобретении является то, что: - на внешней поверхности ротора выполнено не менее двух полостей; - на внутренней поверхности статора выполнено не менее одной полости; - упорно-разделительные элементы выполнены в виде тел вращения; - тела вращения свободно размещены в полостях ротора и статора. Причинно-следственную связь между совокупностью предлагаемых признаков и достигаемым результатом можно объяснить следующим: 1. Выполнение упорно-разделительных элементов в виде тел вращения, свободно размещенных в полостях ротора и статора, позволило (19) Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к роторной машине, которая выполняет функции как двигателя, так и насоса. Наиболее близким из известных автору является роторная машина, содержащая статор, выходной и подводной каналы, ротор с лопастями и упорно-разделительные элементы, кинематически связанные с ротором [1]. Данное решение выбрано в качестве прототипа. Общим у прототипа и предлагаемого изобретения является наличие: - статора (тела вращения); - ротора; - входных и выходных отверстий; - упорно-разделительных элементов (у прототипа это ролики-разделители). Однако наличие на роторе жестких лопастей требует выполнения в статоре сложной геометрии проточной части, что усложняет конструкцию. Кроме того, упорно-разделительные элементы у прототипа, вследствие их конструктивного выполнения и кинематической связи с ротором, выполняют только две функции: упора и разделения рабочей среды, сужая тем самым функциональные возможности машины. Роторная машина по прототипу не может обеспечить контрроторное вращение ротора и статора, т. е. по прототипу не может быть увеличена относительная скорость вращения ротора по отношению к статору и, как следствие, увеличена производительность. В основу изобретения поставлена задача создания такой роторной машины, в которой иное С2 ________________________________________ 35593 обеспечить обратимость функций без изменения конструкции, т. е. насосной и моторной, и выполнение ими трех функций: разделения, упора и поршня (перемещение рабочей среды). 2. Сочетание полостей в статоре и роторе с размещенными в них предлагаемыми упорноразделительными элементами обеспечивает циклическое позицирование путем вытеснительного замещения (обмена) упорно-разделительных элементов в полостях ротора и статора. Упорноразделительный элемент, который находится в полости статора, при вращении ротора перемещается в полость ротора, а упорно-разделительный элемент, находящийся в полости ротора, вследствие замещения, перемещается в полость статора. При этом один и тот же упорноразделительный элемент, находящийся в полости ротора, выполняет функцию поршня, а при нахождении в полости статора - функции упора. 3. Отсутствие в предложенной конструкции жесткого механического фиксирования упорноразделительных элементов позволяет упростить конструкцию и, как следствие, уход и ремонт. На чертеже представлена роторная машина: фиг. 1 - вид сбоку; фиг. 2 - в разрезе, условно начальная фаза; фиг. 3, 4 - фазы замещения. Роторная машина содержит статор 1 и ротор 2. На внутренней поверхности статора 1 выполнена полость 3, в которой размещен один из упорноразделительных элементов 4. На внешней поверхности ротора 2 выполнены как минимум две полости 5 и 6. Ротор 2 установлен на валу 7. Роторная машина имеет входное отверстие 8 для подвода и выходное отверстие 9 для отвода рабочей среды. Зазор между внутренней поверхностью статора 1 и внешней поверхностью ротора 2 образует кольцевой канал 10, который ограничен с торцов крышками 11 и 12. Работает роторная машина следующим образом. В режиме "НАСОС". От внешнего привода (на чертеже не показан) приводится во вращение ротор 2. При вращении ротора 2 упорно-разделительные элементы 4 (В) и 4 (С) (фиг. 2), находящиеся в полостях 5 и 6 соответственно, перемещаются по кольцевому каналу 10. При этом упорно-разделительный элемент 4 (В) создает разряжение и обеспечивает всасывание рабочей среды через отверстие 8 в сектор "а" кольцевого канала 10 и дальнейшее поступление ее в сектор "в". В то же время упорно-разделительный элемент 4 (С), двигаясь по кольцевому каналу 10, находится в полости ротора 2 и создает давление на воздух, находящийся в кольцевом канале 10, выталкивая его через отверстие 9. Этим создается дополнительное разряжение в кольцевом канале 10. После оборота ротора 2 на 90° упорноразделительный элемент 4 (С) перемещается к упорно-разделительному элементу 4 (А), который неподвижно находится в полости статора 1 и располагается рядом с ним. В этот момент весь кольцевой канал 10 заполнен рабочей средой. В следующую условную фазу при вращении ротора 2 создается усилие на упорноразделительный элемент 4 (С), который воздействует на упорно-разделительный элемент 4 (А). Происходит замещение, упорно-разделительных элементов, при котором один из них (первый по ходу вращения ротора 2) выходит из полости статора 1 и движется по кольцевому каналу 10 в секторе "а", а второй упорно-разделительный элемент 4 (С) остается неподвижным в полости 3 статора 1. После оборота ротора еще на 90° упорноразделительные элементы 4 (А); 4 (В) и 4 (С) приводят роторную машину в начальную фазу, при этом теперь упорно-разделительный элемент 4 (А) создает разряжение, благодаря чему рабочая среда поступает через отверстие 8 в кольцевой канал 10, а упорно-разделительный элемент 4 (В) создает давление, которое выталкивает рабочую среду через выходное отверстие 9 из роторной машины. В дальнейшем описанные фазы повторяются. В режиме "МОТОР". Рабочую среду подают через входное отверстие 8 в сектор "а" кольцевого канала 10, тем самым создают давление на упорно-разделительный элемент 4 (В) (фиг. 2). Под действием давления рабочей среды упорно-разделительный элемент 4 (В) приводит во вращение ротор 2, при этом упорно-двигательный элемент 4 (С), находящийся в полости 6 ротора 2, перемещается по кольцевому каналу 10 к полости 3 статора 1. После оборота ротора 2 на 90° упорно-разделительный элемент 4 (С) входит в соприкосновение с упорно-разделительным элементом 4 (А) и под действием давления рабочей среды в кольцевом канале 10 и инерционного вращения ротора происходит замещение упорно-разделительных элементов в полости 3 статора 1. Энергию вращения ротора 2 отбирают от вала 7, на котором жестко закреплен ротор 2. В дальнейшем описанные фазы повторяются. Предлагаемая роторная машина изготовлена в виде макетного образца. Апробирование макетного образца показало, что предлагаемая конструкция обеспечивает как функциональную обратимость (работа в режиме "НАСОС" и в режиме "МОТОР"), так и кинематическую, т. е. при жесткой фиксации ротора происходит вращение статора по тому же принципу попеременного замещения упорно-разделительных элементов в полостях ротора и статора. Кроме того, при обеспечении подвижности ротора и статора, она работает в режиме контрроторного вращения. 2 35593 Фиг. 1 Фиг. 2 Фиг. 3 Фиг. 4 _________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3