роликолопастная гидромашина

Формула изобретения

Роликолопастная гидромашина содержит корпус, внутри которого размещены ротор с лопастями, ролики-разделители, межроликовые большие и малые камеры, причем ротор кинематически соединен через синхронизирующие шестерни с роликами-разделителями, отличающаяся тем, что 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 малые межроликовые камеры образованы между сердечником и внутренней стенкой обечайки и роликами-разделителями.

Описание изобретения к патенту

Роликолопастная гидромашина относится к гидравлическим машинам, насосам и предназначена для использования в качестве гидропривода и насоса в машиностроении, нефтяной, химической и других отраслях промышленности.

Первый патент на роликолопастную машину, используемую в качестве парового двигателя, появился более ста лет назад (журнал ИР N 9, 1990 г., с. 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.

Недостатком данного устройства являются большие габариты и масса.

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.

Недостатком данного устройства являются большие габариты и масса, что препятствует внедрению роликолопастной гидромашины вместо шестеренных и поршневых насосов и гидроприводов.

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.

Техническая задача изобретения - уменьшение габаритов и массы роликолопастной гидромашины путем создания роликолопастной машины с роликами-разделителями, расположенными внутри ротора.

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.

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.

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.

При работе роликолопастной гидромашины в качестве насоса каналом низкого давления является канал ввода жидкости, а при работе в качестве гидропривода - канал вывода жидкости.

В цилиндрической части обечайки ротора имеются каналы, обеспечивающие отвод избыточного количества жидкости из зоны размещения синхронизирующих шестерен.

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.

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.

На фиг. 1 изображена роликолопастная гидромашина, продольный разрез (А-А на фиг. 2).

На фиг. 2 - поперечный разрез (Б-Б на фиг. 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.

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.

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.

Между сердечником 6 и внутренней стенкой обечайки 3 и роликами-разделителями 10 образованы большие 12 и малые 11 межроликовые камеры.

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.

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.

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.

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.

Разберем работу роликолопастной гидромашины в качестве гидромотора.

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.

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.

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.