RU2148730C1

RU2148730C1 - Roller-and-blade hydraulic machine

Info

Publication number: RU2148730C1
Application number: RU98113035A
Authority: RU
Inventors: А.С. Смертин
Original assignee: Смертин Александр Спиридонович
Priority date: 1998-06-29
Filing date: 1998-06-29
Publication date: 2000-05-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering, oil, chemical and other industries; hydraulic machines and pumps. SUBSTANCE: proposed roller-and-blade machine has housing accommodating rotor with blades, rollers-dividers and large and small chambers between rollers. Rotor is mechanically connected with rollers-dividers through synchronizing gears. Rotor is made in form of cylindrical shell with blades on inner surface and end face cover press- fitted on shaft of hydraulic machine. Other end of shell is secured on bearing. Core of sectional design is arranged inside shell. Core is fastened on end face cover of hydraulic machine. Recesses are made on core for rollers-dividers, bearings, synchronizing gear shafts and inlet and outlet channels of for working liquid. Large and small chambers are formed between core and inner wall of shell and rollers-dividers. EFFECT: reduced overall dimensions and mass of hydraulic machine. 2 dwg

Description

Роликолопастная гидромашина относится к гидравлическим машинам, насосам и предназначена для использования в качестве гидропривода и насоса в машиностроении, нефтяной, химической и других отраслях промышленности. Roller vane hydraulic machine refers to hydraulic machines, pumps and is intended for use as a hydraulic actuator and pump in mechanical engineering, oil, chemical and other industries.

Первый патент на роликолопастную машину, используемую в качестве парового двигателя, появился более ста лет назад (журнал ИР N 9, 1990 г., с. 9). The first patent for a roller-blade machine used as a steam engine appeared more than a hundred years ago (journal IR N 9, 1990, p. 9).

Известна роликолопастная гидромашина (авт.св. 992821 МПК F 04 C 2/08, 1980 г.), содержащая корпус, в цилиндрических расточках которого размещены с образованием больших и малых межроликовых камер ротор с лопастями и ролики-разделители, причем ротор установлен в подшипниковых опорах и кинематически соединен через синхронизирующие шестерни с роликами-разделителями. Known roller-blade hydraulic machine (autosw. 992821 IPC F 04 C 2/08, 1980), comprising a housing in the cylindrical bores of which are placed with the formation of large and small inter-roller chambers, a rotor with blades and spacer rollers, the rotor being mounted in bearings bearings and kinematically connected via synchronizing gears with spacer rollers.

Недостатком данного устройства являются большие габариты и масса. The disadvantage of this device is the large size and weight.

Известна роликолопастная гидромашина (авт.св. N 1613685, МПК F 04 C 2/08 1986), принятая за ближайший аналог, содержащая корпус, в цилиндрических расточках которого размещены с образованием больших и малых межроликовых камер ротор с лопастями и ролики-разделители, причем ротор установлен в подшипниковых опорах и кинематически соединен через синхронизирующие шестерни с роликами-разделителями, а большие и малые межроликовые камеры соединены попарно каналами гидравлической разгрузки, которые выполнены в корпусе. На данное устройство получены патенты Австрии (N 387460), США, (N 4827766) и продана лицензия в Японию. Known roller-blade hydraulic machine (ed. St. N 1613685, IPC F 04 C 2/08 1986), adopted for the closest analogue containing a housing, in the cylindrical bores of which are placed with the formation of large and small inter-roller chambers, a rotor with blades and roller separators, and the rotor is mounted in bearing bearings and kinematically connected via synchronizing gears with spacer rollers, and large and small inter-roller chambers are connected in pairs by hydraulic discharge channels, which are made in the housing. Patents of Austria (N 387460), USA, (N 4827766) were obtained for this device and a license was sold to Japan.

Недостатком данного устройства являются большие габариты и масса, что препятствует внедрению роликолопастной гидромашины вместо шестеренных и поршневых насосов и гидроприводов. The disadvantage of this device is the large size and weight, which prevents the introduction of roller-blade hydraulic machines instead of gear and piston pumps and hydraulic drives.

Повышенные габариты и масса роликолопастной гидромашины связаны с тем, что ролики-разделители расположены по внешней поверхности ротора (А.С. N 1613685 МПК F 04 C 2/08, фиг. 1, 2) непосредственно в цилиндрической части корпуса. Из-за такого расположения роликов-разделителей увеличиваются диаметр цилиндрической части корпуса роликолопастной гидромашины и толщина стенки цилиндрической части корпуса, а следовательно, и масса роликолопастной гидромашины. The increased dimensions and mass of the roller-blade hydraulic machine are associated with the fact that the separator rollers are located on the outer surface of the rotor (AS No. 1613685 IPC F 04 C 2/08, Fig. 1, 2) directly in the cylindrical part of the housing. Due to this arrangement of the separator rollers, the diameter of the cylindrical part of the casing of the roller-blade hydraulic machine and the wall thickness of the cylindrical part of the casing, and therefore the mass of the roller-blade hydraulic machine, increase.

Техническая задача изобретения - уменьшение габаритов и массы роликолопастной гидромашины путем создания роликолопастной машины с роликами-разделителями, расположенными внутри ротора. The technical task of the invention is to reduce the size and weight of the roller blade hydraulic machine by creating a roller blade machine with spacer rollers located inside the rotor.

Для решения этой задачи в роликолопастной гидромашине содержится корпус, внутри которого размещены ротор с лопастями, ролики-разделители, межроликовые большие и малые камеры, причем ротор кинематически соединен через синхронизирующие шестерни с роликами-разделителями. Ротор выполнен в виде цилиндрической обечайки с лопастями на внутренней поверхности и торцевой крышке, запрессованной на вал гидромашины, другой конец обечайки крепится на подшипнике, внутри обечайки размещен сердечник сборной конструкции, закрепленный к торцевой крышке гидромашины, в котором выполнены выборки для размещения роликов-разделителей, подшипников, валов синхронизирующих шестерен, каналов ввода и вывода рабочей жидкости, при этом большие и малый межроликовые камеры образованы между сердечником и внутренней стенкой обечайки и роликами-разделителями. To solve this problem, a roller-blade hydraulic machine contains a housing inside which a rotor with blades, separator rollers, inter-roller large and small chambers are placed, and the rotor is kinematically connected via synchronizing gears to the separator rollers. The rotor is made in the form of a cylindrical shell with blades on the inner surface and the end cover, pressed onto the shaft of the hydraulic machine, the other end of the shell is mounted on a bearing, inside the shell there is a core of a prefabricated structure fixed to the end cover of the hydraulic machine, in which samples are made to accommodate the separator rollers, bearings, shafts of synchronizing gears, input and output channels of the working fluid, while large and small inter-roller chambers are formed between the core and the inner wall and rollers and delimited.

Для обеспечения вращения роликов-разделителей в нужном направлении, в отличие от ближайшего аналога, между ведущей шестерней, связанной с валом гидромашины, и шестернями роликов-разделителей введена промежуточная шестерня. To ensure rotation of the separator rollers in the desired direction, in contrast to the closest analogue, an intermediate gear is introduced between the pinion gear associated with the hydraulic machine shaft and the gears of the separator rollers.

Подшипники обечайки ротора, роликов-разделителей, валов синхронизирующих шестерен смазываются рабочей жидкостью, для чего предусмотрены каналы в торцевой крышке роликолопастной гидромашины. При этом канал в торцевой крышке роликолопастной гидромашины соединяет пространство между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью ротора с каналом низкого давления рабочей жидкости. The bearings of the rotor shell, separator rollers, synchronizing gear shafts are lubricated with working fluid, for which channels are provided in the end cover of the roller-blade hydraulic machine. In this case, the channel in the end cap of the roller-blade hydraulic machine connects the space between the inner surface of the housing and the outer surface of the rotor with the low-pressure channel of the working fluid.

При работе роликолопастной гидромашины в качестве насоса каналом низкого давления является канал ввода жидкости, а при работе в качестве гидропривода - канал вывода жидкости. When the roller-blade hydraulic machine operates as a pump, the low-pressure channel is the liquid inlet channel, and when operating as a hydraulic drive, the liquid outlet channel.

В цилиндрической части обечайки ротора имеются каналы, обеспечивающие отвод избыточного количества жидкости из зоны размещения синхронизирующих шестерен. In the cylindrical part of the shell of the rotor there are channels that ensure the removal of excess fluid from the zone of placement of synchronizing gears.

Наличие каналов в роторе и торцевой крышке корпуса роликолопастной гидромашины исключает возможность возникновения повышенного давления в пространстве между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью ротора роликолопастной машины. The presence of channels in the rotor and the end cover of the casing of the roller-blade hydraulic machine excludes the possibility of increased pressure in the space between the inner surface of the casing and the outer surface of the rotor of the roller-blade machine.

За счет использования указанных выше технических решений при осуществлении заявляемого изобретения роликолопастная гидромашина будет иметь меньше, по сравнению с прототипом, диаметр цилиндрической части корпуса до 15% и массу до 20%. Уменьшение массы более значительное, чем снижение диаметра корпуса гидромашины, связано с тем, что уменьшается не только диаметр корпуса, но и толщина обечайки цилиндрической части корпуса роликолопастной гидромашины. Through the use of the above technical solutions in the implementation of the claimed invention, the roller blade hydraulic machine will have less, compared with the prototype, the diameter of the cylindrical part of the body up to 15% and weight up to 20%. The decrease in weight is more significant than the decrease in the diameter of the body of the hydraulic machine, due to the fact that not only the diameter of the body, but also the thickness of the shell of the cylindrical part of the body of the roller-blade hydraulic machine is reduced.

На фиг. 1 изображена роликолопастная гидромашина, продольный разрез (А-А на фиг. 2). In FIG. 1 shows a roller-blade hydraulic machine, a longitudinal section (AA in FIG. 2).

На фиг. 2 - поперечный разрез (Б-Б на фиг. 1). In FIG. 2 is a transverse section (BB in FIG. 1).

Роликолопастная гидромашина содержит корпус 1 с торцевой крышкой 2, внутри которого расположен ротор, выполненный в виде цилиндрической обечайки 3 с лопастями на внутренней поверхности и торцевой крышке 4, запрессованной на вал 5 гидромашины. Другой конец обечайки 3 крепится на подшипник 8. Внутри обечайки 3 ротора размещен сердечник 6 сборной конструкции, закрепленный к торцевой крышке 2 роликолопастной гидромашины. Roller-blade hydraulic machine comprises a housing 1 with an end cover 2, inside of which is located a rotor made in the form of a cylindrical shell 3 with blades on the inner surface and an end cover 4, pressed onto the shaft 5 of the hydraulic machine. The other end of the shell 3 is mounted on the bearing 8. Inside the shell 3 of the rotor there is a core 6 of a prefabricated structure fixed to the end cover 2 of the roller blade hydraulic machine.

В сердечнике 6 выполнены выборки для размещения роликов-разделителей 10. Ролики-разделители 10 расположены попарно, каждый из них представляет собой вал переменного диаметра. Разделительная часть с наибольшим диаметром ролика-разделителя 10 имеет канавки, глубиной и длиной равные высоте и длине лопасти обечайки 3. In the core 6, samples are made to accommodate the separator rollers 10. The separator rollers 10 are arranged in pairs, each of which is a shaft of variable diameter. The separation part with the largest diameter of the separator roller 10 has grooves with a depth and length equal to the height and length of the shell blade 3.

Один конец ролика-разделителя 10 находится внутри сердечника, а другой конец выходит за пределы сердечника 6 в пространство между торцевой крышкой 4 ротора и сердечником 6 и служит опорным валом для размещения синхронизирующей шестерни 14. Ролики-разделители 10 опираются на подшипники 9. One end of the separator roller 10 is located inside the core, and the other end extends beyond the core 6 into the space between the end cover 4 of the rotor and the core 6 and serves as a support shaft for accommodating the synchronizing gear 14. The separator rollers 10 are supported by bearings 9.

Между сердечником 6 и внутренней стенкой обечайки 3 и роликами-разделителями 10 образованы большие 12 и малые 11 межроликовые камеры. Between the core 6 and the inner wall of the shell 3 and the spacer rollers 10, large 12 and small 11 inter-roller chambers are formed.

На торцевой части сердечника 6 со стороны торцевой крышки 4 ротора расположены подшипники и валы синхронизирующих шестерен 15 и 16 и синхронизирующих шестерен 14 роликов-разделителей 10. Шестерня 15 является ведущей, вал шестерни 15 связан с валом 5 роликолопастной гидромашины. Шестерня 15 через промежуточные шестерни 16 связана с шестернями 14 роликов-разделителей 10. Промежуточные шестерни 16 обеспечивают необходимое направление вращения роликов-разделителей 10. Вместе шестерни 14, 15, 16 обеспечивают синхронизацию вращения обечайки 3 ротора и роликов-разделителей 10. On the end part of the core 6 from the side of the end cover 4 of the rotor are the bearings and shafts of the synchronizing gears 15 and 16 and the synchronizing gears 14 of the spacer rollers 10. The gear 15 is the leading one, the gear shaft 15 is connected to the shaft 5 of the roller-blade hydraulic machine. The gear 15 through the intermediate gears 16 is connected with the gears 14 of the separator rollers 10. The intermediate gears 16 provide the necessary direction of rotation of the separator rollers 10. Together the gears 14, 15, 16 provide synchronized rotation of the shell 3 of the rotor and the separator rollers 10.

Через торцевую крышку 2 роликолопастной гидромашины и в сердечнике 6 проходят каналы 7 ввода и вывода рабочей жидкости. По каналам 7 рабочая жидкость вводится в большие межроликовые камеры 12, а также выводится из них. Для предотвращения утечки рабочей жидкости из межроликовых камер 11, 12 установлены уплотнители 13. Through the end cover 2 of the roller-blade hydraulic machine and in the core 6 pass the channels 7 of the input and output of the working fluid. Through channels 7, the working fluid is introduced into the large inter-roller chambers 12, and also is removed from them. To prevent leakage of the working fluid from the inter-roller chambers 11, 12, seals 13 are installed.

Подшипники валов шестерен 14, 15, 16 роликов-разделителей 10, подшипник 8 смазываются рабочей жидкостью, для чего предусмотрены каналы 18, 19. Каналы 17 предусмотрены для отвода излишней рабочей жидкости из зоны размещения синхронизирующих шестерен 14, 15, 16. Канал 19 соединяет пространство между внутренней поверхностью корпуса 1 роликолопастной гидромашины и наружной поверхностью обечайки 3 ротора с каналом 7 низкого давления рабочей жидкости. The bearings of the shafts of the gears 14, 15, 16 of the separator rollers 10, the bearing 8 are lubricated with a working fluid, for which channels 18, 19 are provided. Channels 17 are provided for draining excess working fluid from the area of synchronizing gears 14, 15, 16. The channel 19 connects the space between the inner surface of the housing 1 of the roller-blade hydraulic machine and the outer surface of the shell 3 of the rotor with the channel 7 low pressure working fluid.

При работе роликолопастной гидромашины в качестве насоса каналом низкого давления является канал ввода жидкости, а при работе в качестве гидропривода - канал вывода жидкости. Через канал 19 происходит поступление рабочей жидкости в пространство между внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью обечайки 3. Дополнительное назначение канала 19 состоит в том, что в случае утечки рабочей жидкости через уплотнения 13 исключается возможность возникновения повышенного давления в пространстве между внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью ротора за счет оттока избыточной жидкости через канал 19 в канал низкого давления 7. When the roller-blade hydraulic machine operates as a pump, the low-pressure channel is the liquid inlet channel, and when operating as a hydraulic drive, the liquid outlet channel. Through the channel 19, the working fluid enters the space between the inner surface of the housing 1 and the outer surface of the shell 3. An additional purpose of the channel 19 is that in the event of leakage of the working fluid through the seals 13, the possibility of increased pressure in the space between the inner surface of the housing 1 and the outer surface of the rotor due to the outflow of excess fluid through the channel 19 into the low pressure channel 7.

Разберем работу роликолопастной гидромашины в качестве гидромотора. Let us analyze the operation of a roller-blade hydraulic machine as a hydraulic motor.

При подаче рабочей жидкости в канал ввода 7, не связанный с каналом 19, рабочая жидкость вводится через торцевую крышку 2 гидромашины в сердечник 6 и поступает в большие межроликовые камеры 12. В камере 12 рабочая жидкость, воздействуя на лопасти обечайки 3 ротора, приводит во вращение ротор роликолопастной гидромашины. При вращении ротора торцевая крышка 4 ротора вращает вал 5, который приводит во вращение ведущую шестерню 15. Шестерня 15 через шестерни 16, 14 приводит во вращение ролики-разделители 10 синхронно с вращением обечайки 3 ротора. When the working fluid is supplied to the input channel 7, which is not connected to the channel 19, the working fluid is introduced through the end cover 2 of the hydraulic machine into the core 6 and enters the large inter-roller chambers 12. In the chamber 12, the working fluid, acting on the blades of the shell 3 of the rotor, rotates rotor of a rotor blade hydraulic machine. When the rotor rotates, the end cap 4 of the rotor rotates the shaft 5, which drives the drive gear 15. The gear 15 through the gears 16, 14 rotates the spacer rollers 10 in synchronization with the rotation of the shell 3 of the rotor.

Рабочая жидкость проходит большую межроликовую камеру 12 и выводится через сердечник 6 и торцевую крышку 2 роликолопастной гидромашины по каналу 7 вывода рабочей жидкости, связанному с каналом 19, из роликолопастной гидромашины. В процессе работы заполняются малые межроликовые камеры 11, которые препятствуют перетеканию рабочей жидкости между большими межроликовыми камерами 12. The working fluid passes through a large inter-roller chamber 12 and is discharged through the core 6 and the end cover 2 of the roller-blade hydraulic machine through the channel 7 of the output of the working fluid connected to the channel 19 from the roller-blade hydraulic machine. In the process, small inter-roller chambers 11 are filled, which impede the flow of working fluid between large inter-roller chambers 12.

Через канал 19 рабочая жидкость попадает в пространство между внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью ротора, смазывая подшипник 8. Затем рабочая жидкость через каналы 18 в торцевой крышке 4 ротора попадает к подшипникам валов синхронизирующих шестерен. При нарушении работы уплотнений 13 избыток рабочей жидкости выводится из обечайки 3 ротора через каналы 17 в пространство между наружной поверхностью обечайки 3 и внутренней поверхностью корпуса 1 и далее через канал 19 в канал низкого давления, которым в данном конкретном случае является канал 7 вывода рабочей жидкости из роликолопастной гидромашины. Through the channel 19, the working fluid enters the space between the inner surface of the housing 1 and the outer surface of the rotor, lubricating the bearing 8. Then, the working fluid passes through the channels 18 in the end cover 4 of the rotor to the bearings of the shaft of the synchronizing gears. In case of malfunction of the seals 13, the excess working fluid is removed from the shell 3 of the rotor through the channels 17 into the space between the outer surface of the shell 3 and the inner surface of the housing 1 and then through the channel 19 to the low-pressure channel, which in this particular case is the channel 7 of the working fluid roller blades of a hydraulic machine.

Claims

The rotor vane hydraulic machine comprises a housing inside which a rotor with blades, separator rollers, inter-roller large and small chambers are placed, the rotor being kinematically connected through synchronizing gears with separator rollers, characterized in that the rotor is made in the form of a cylindrical shell with blades on the inner surface and the end cover, pressed onto the shaft of the hydraulic machine, the other end of the shell is mounted on the bearing, the core of the prefabricated structure fixed to the end cover of the guide is placed inside the shell chamomiles, in which samples are made for placement of separator rollers, bearings, synchronizing gear shafts, working fluid inlet and outlet channels, while large and small inter-roller chambers are formed between the core and the inner wall of the shell and the separator rollers.