Роторная лопастная гидромашина

04 2/08 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(57) 1. Роторная лопастная гидромашина, содержащая корпус, внутренняя полость которого образована двумя цилиндрическими поверхностями равного радиуса и торцовыми крышками, установленные в корпусе с возможностью вращения в разных направлениях на валах, связанных между собой синхронизирующими шестернями, лопастные роторы с радиально направленными и равномерно расположенными лопастями,отличающаяся тем, что роторы снабжены замыкателями в виде вкладышей, установленными в двугранных углах между лопастями и взаимодействующими поверхностью углубления с вершиной лопасти сопряженного ротора. 2. Гидромашина по п. 1, отличающаяся тем, что величина углубления замыкателя выполнена такой, что в момент выхода лопасти одного ротора из зацепления с замыкателем другого ближайшая лопасть этого ротора начинает взаимодействовать с замыкателем первого ротора и наоборот. 3. Гидромашина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что длина лопасти в радиальном направлении ограничена наружным радиусом, близким к радиусу цилиндрической поверхности корпуса. 4. Гидромашина по одному из пп. 1-3, отличающаяся тем, что центральный угол, соответствующий цилиндрической поверхности корпуса, больше, чем двугранный угол между лопастями. 5. Гидромашина по одному из пп. 1-4, отличающаяся тем, что межосевое расстояние между роторами составляет 1,05-1,45 наружного радиуса лопасти ротора. Фиг. 2 6. Гидромашина по одному из пп. 1-5, отличающаяся тем, что она выполнена многосекционной, секции разделены перегородками в корпусе, причем каждая последующая секция смещена на угол, равный Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства в качестве насоса и гидромотора. Известен насос или мотор вращательного типа, основанный на принципе вытеснения, состоящий из корпуса и двух крыльчаток, свободно вращающихся вокруг своих осей, зубчато-приводного механизма, связывающего оси. Крыльчатки расположены по отношению друг к другу так, что край одной лопатки взаимодействует с другой крыльчаткой от основания одной лопатки до основания другой лопатки, при этом край каждой лопатки в разрезе представляет форму полукруга с диаметром, равным толщине лопатки. Каждая крыльчатка имеет предпочтительно 6 лопаток. Расстояние между осями, длина лопаток и их толщина являются зависимыми величинами и выбираются так, что в любой момент времени приемная и отдающая полости гидромашины разделены взаимодействующими крыльчатками 1. Основной недостаток известной гидромашины заключается в том, что при вращении крыльчаток край лопатки, выполненный в виде цилиндрической поверхности, взаимодействуя с цилиндрической поверхностью корпуса и криволинейной поверхностью ступицы взаимодействующей крыльчатки, в месте их касания образует гидравлический клин, а твердые и волокнистые включения, имеющиеся в неочищенной среде, попадая в уменьшающийся в сторону гидравлического клина зазор между криволинейными рабочими поверхностями, вызывают заклинивание крыльчаток. Задачи изобретения - повышение надежности и расширение функциональных возможностей роторной гидромашины. Указанная техническая задача решается тем, что в роторной лопастной гидромашине, содержащей корпус, внутренняя полость которого образована двумя цилиндрическими поверхностями равного радиуса и торцовыми крышками, установленными в корпусе с возможностью вращения в разных направлениях на валах, связанных между собой синхронизирующими шестернями, лопастные роторы с радиально направленными и равномерно расположенными лопастями, лопастные роторы снабжены замыкателями в виде вкладышей, установленными в двугранных углах между лопастями и взаимодействующими поверхностью углубления с вершиной лопасти сопряженного ротора. Причем величина углубления замыкателя выполнена такой, что в момент выхода лопасти одного ротора из зацепления с замыкателем другого ближайшая лопасть этого ротора начинает взаимодействовать с замыкателем первого ротора и наоборот, а длина лопасти в радиальном направлении ограничена наружным радиусом, близким к радиусу цилиндрической поверхности корпуса. При этом центральный угол,соответствующий цилиндрической поверхности корпуса, больше, чем двугранный угол между лопастями. Межосевое расстояние между роторами составляет 1,05-1,45 наружного радиуса лопасти ротора, а при установке на каждом валу ротора нескольких секций, разделенных перегородкой в корпусе, каждая последующая секция смещается по фазе на угол, равный 360 где- угол смещения секций- число лопастей в роторе- число секций в гидромашине. Техническим результатом при использовании гидромашины является повышение надежности за счет предотвращения заклинивания, что позволит разработать насосы большой производительности, способные перекачивать неочищенные жидкости и вязкие массы, и использовать гидромашину в качестве обратимых гидроагрегатов на гидроэлектростанциях. На фиг. 1 изображена роторная лопастная гидромашина с четырехлопастными роторами, разрез на фиг. 2 представлена схема гидромашины с трехлопастными роторами. Роторная лопастная гидромашина (фиг. 1) содержит корпус 1, внутренняя полость которого образована двумя цилиндрическими поверхностями равного радиуса и торцовыми крышками. Внутри корпуса 1 на валах 2 и 3, связанных между собой синхронизирующими шестернями 4 и 5, установлены лопастные роторы 6 и 7 с возможностью вращения в разных направлениях. Каждый ротор имеет, как минимум, три радиально направленных и равномерно расположенных лопасти 8, ограниченных в радиальном направлении наружным радиусом , близким к радиусу цилиндрической поверхности ротора. В двугранных углах между лопастями 8 2 3161 1 установлены замыкатели 9, выполненные в виде вкладышей и взаимодействующие поверхностью углубления с вершиной лопасти сопряженного ротора. Назначение замыкателей - разделять рабочие полости гидромашины при любой форме основных рабочих органов ротора - лопастей. Таким образом, задачи замыкателей - упростить конструкцию и изготовление лопастей, придать им нужную для конкретного изделия форму, например в виде пластины, скребка, ковша или клина. При этом вершина лопасти может иметь заточенную острую грань для подрезания волокнистых включений, находящихся в неочищенной жидкости. Величина углубления замыкателя 9 выполнена такой, что в момент выхода лопасти одного ротора из зацепления с замыкателем другого ближайшая лопасть этого ротора начинает взаимодействовать с замыкателем первого ротора и наоборот, постоянно разделяя таким образом приемную и отдающую полости гидромашины. Цилиндрическая часть корпуса должна быть не менее той, у которой центральный угол , соответствующий длине дуги в сечении этой поверхности, больше, чем двугранный угол между лопастями. Межосевое расстояние между роторами находится в пределах А 1,051,1 , для трехлопастных роторов А 1,151,25 , для четырехлопастных роторов А 1,31,45 , для пятилопастных роторов,где А - межосевое расстояние между роторами, - наружный радиус лопасти. Чем меньше межосевое расстояние между роторами при равных их диаметрах, тем совершеннее гидроагрегат, меньше его удельная материалоемкость и стоимость, выше производительность. Предлагаемая схема гидромашины позволяет довести межосевое расстояние между роторами до 1,05 , что является лучшим показателем для двухроторных гидромашин. Чтобы получить постоянный крутящий момент на каждом роторе и снизить нагрузку на зубья синхронизирующих шестерен, гидромашина выполнена многосекционной, причем каждая последующая секция разделена в корпусе перегородкой (на чертеже не показана) и смещена на угол, равный 360 где- угол смещения секций- число лопастей в роторе- число секций в гидромашине. Гидромашина работает следующим образом. При вращении роторов от внешнего источника крутящего момента гидромашина работает как насос с подачей в любую сторону в зависимости от направления вращения роторов. Перекачиваемая среда захватывается лопастями обоих роторов и переносится из всасывающей полости в нагнетательную. Большая часть этой среды из нагнетательной полости вытесняется в выпускной трубопровод, а находящаяся в пространстве между двумя лопастями и взаимодействующими с ними замыкателями в момент выхода лопасти одного ротора из зацепления с замыкателем другого - обратно во всасывающую полость. Вместе с тем КПД гидромашины не зависит от обратного перепуска жидкости, числа и формы лопастей на роторе. Чем меньше зазоры между лопастями и корпусом и лопастями и замыкателями,тем меньше и объемные потери жидкости, а КПД гидромашины ближе к 1. Гидромашина в качестве гидромотора работает в обратном порядке. Жидкость под давлением, превышающим давление в отдающей полости, поступает в приемную полость гидромашины. В любой момент времени один из роторов находится в равновесии, а другой в это время работает как поворотный гидродвигатель и имеет одну рабочую лопасть, от которой в результате разности давлений в приемной и отдающей полостях образуется крутящий момент. Роторы начинают синхронно вращаться, а лопасти, поочередно взаимодействуя с замыкателями взаимодействующих роторов, постоянно перекрывают межосевое пространство и препятствуют свободному переливу жидкости из приемной в отдающую полость. При этом часть рабочей жидкости из отдающей полости переносится взаимодействующими роторами обратно в приемную полость. Для предотвращения повышенного расхода рабочей жидкости, а следовательно, и снижения КПД гидромашины отдающая полость во время работы гидроагрегата должна быть постоянно полностью заполнена рабочей жидкостью. Гидромашина, внутренняя полость которой заполнена несжимаемой средой, например маслом, может работать в качестве вакуумнасоса, компрессора или объемного счетчика перекачиваемого газа. Таким образом, роторная лопастная гидромашина является объемной обратимой гидромашиной. Предлагаемое конструктивное исполнение роторов с замыкателями в виде вкладышей, установленных в двугранных углах между лопастями и взаимодействующих поверхностью углубления с вершиной лопасти сопряженного ротора, позволяет придать вершине лопасти геометрическую форму, предотвращающую заклинивание, и расширить функциональные возможности гидромашины, использовать ее в качестве объемных обратимых гидроагрегатов на гидроэлектростанциях. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.