專利名稱：回轉式機械的制作方法
技術領域：
本發明涉及機械工程，并且可以用于高壓低振動的可逆機器中，其能夠作為馬達和泵來工作。可應用氣體和液體工作流體。
背景技術：
在已知可調的回轉式機械(UK 2207953)中，轉子安裝在包括入口和出口的殼體中。轉子具有容納徑向滑動閥的槽。所述泵包括用于將閥定位在轉子槽中的機構、工作室和可徑向移動的調節元件。
作為最接近的現有技術，高壓低振動的可逆調節泵(RU 2123602)包括具有入口和出口的殼體以及安裝在殼體內部的轉子。該轉子具有用于閥的槽，這些閥能夠沿著轉子的轉動軸往復運動。(此外，將使用更一般性的術語“置換器(displacer)”來代替術語“閥”)。所述泵包括安裝在殼體內部的機構，其用于置換器在轉子槽中的軸向定位；工作室；和隔壁(partition)，其與轉子一起分開抽吸空間和泵送空間，因此防止了工作流體在它們之間的回流。所述隔壁實際上是隔離元件中的一種，其防止在抽運諧振腔之間工作流體的回流，并且是一種隔壁的特例，這是由于這種設計的任何泵都具有至少兩個隔壁。
在這種泵中，工作室在軸向上一側由轉子側面(flank)的表面來限制，而另一側由調節元件來限制，其中所述轉子側面與隔壁滑動接觸并稱為轉子的第一側面，而所述調節元件實際上是可移動的絕緣元件，即，安裝成對著轉子的第一側面且軸向移動的第二隔壁。
這種設計的轉動泵總是具有兩組不同的元件，它們以相等的角速度值相且繞著它們的公共軸沿相反方向相對于彼此同時轉動。通常在每一組中它們的基本元件彼此不同，且這兩個元件相對于彼此的轉動導致其余的泵元件轉動。這些基本元件之一通常稱為轉子，而另一個稱為定子(或者也通常稱為殼體)，所述轉動是相對于該定子的。
術語“轉子元件”和“定子元件”(以下，稱為“轉子”和“定子”)是相對的，且取決于哪個元件相對于另一個元件是轉動的。應注意，所有的轉動都認為是(除非提及其他情況)相對于轉動的公共軸，且軸向是指與該轉動的公共軸平行的方向。
當轉子開始相對于定子轉動時，以電影方式(cinematically)結合到轉子上的泵元件的組合也開始轉動。下面將這些元件的組合和轉子自身稱為轉子單元。下面將不與轉子一起相對于定子轉動的其余泵元件以及定子自身稱為定子單元。總是可能區分在轉子單元和定子單元中的形成泵工作室的部分的組合。工作室包括抽吸空間和泵送空間，且在轉子單元和定子單元中也可區分這樣的元件，即，它們是泵的工作部分，并且直接完成將工作流體從抽吸空間輸送到泵送空間的工作。抽吸和泵送空間是泵的工作空間(它們相應地連接到入口和出口上)。在上述泵中，當轉子單元和定子單元完成它們的相對轉動一圈時，這些單元的工作部分也與上述單元一起作旋轉運動，此外這些單元之一的工作部分在該單元每轉動一圈還沿著它們的轉動公共軸作周期性運動，而第二單元(另一單元)的工作部分不作這種周期性運動。
以下將其中為工作部分的元件在轉子每轉動一圈而沿轉動的公共軸作周期運動的泵單元稱為轉子單元，且因此其基本元件將稱為轉子。以下將所述單元的其余部分稱為定子單元，并因此其基本元件將稱為定子。
應注意，轉子的轉動將總是相對于定子的，而不管定子安裝在什么裝置上以提供轉子相對于定子的轉動。
在本發明應用的許多實際情況中，稱為定子的泵元件可安裝在某一裝置的轉動軸上，而稱為轉子的泵元件可安裝在同一裝置的框架或另一轉動軸上。以下，根據這些術語的上述意義，轉子的所有轉動都是相對于定子的。與轉子一起轉動且直接完成將工作流體傳送進泵的泵送空間的工作的工作部分通常稱為置換器(以下我們將使用該術語)，并且與轉子單元的元件一起將抽吸空間與泵送空間分開的定子單元的元件稱為隔壁(以下我們將使用該術語)。在可調式泵中，隔壁中的一個通常安裝成使其可相對于轉子移動，且稱為調節元件。所述抽吸空間連接到入口上，而泵送空間連接到出口上。轉子每轉動一圈完成置換器一個周期運動的泵總是具有至少兩個隔壁，這些隔壁將抽吸空間和泵送空間分開。兩周期的泵具有雙倍數量的隔壁，三周期的泵具有三倍數量的隔壁等等。
對于這種類型的泵，從轉子到面向轉子的隔壁的側面的距離之間的差確定了轉子每轉動一圈的傳送量(換言之，對于這些泵，在面向轉子的隔壁的側面之間的軸向距離確定了轉子每轉動一圈的傳送量)。
當選為現有技術的回轉式機械作為泵工作時，不可能在不使轉子轉動反向的情況下倒轉工作流體的傳送方向。當其作為液壓馬達工作時，也不允許在不使工作流體傳送反向的情況下而倒轉轉子的轉動方向。
發明內容
本發明的目的是加寬對于這種回轉式機械的功能型范圍，并改善它們的操作參數。
通過設計這樣的回轉式機械已解決了這個問題，該機械包括定子單元和轉子單元的元件組合，即，它具有定子；具有槽的轉子，可沿著轉子的轉動軸移動的置換器位于該槽中；用于設置置換器的軸向相對位置的機構；工作室，其在軸向上由轉子的第一側面限定，且包括抽吸空間和泵送空間；隔壁，其安裝在定子上并對著轉子的第一側面；以及可軸向移動的調節元件，其安裝在定子上并對著轉子的第一側面(在同一位置)；根據本發明的回轉式機械具有另一工作室，其在軸向上由轉子的第二側面限定，且其自身包括抽吸空間和泵送空間(置換器的側面延伸到這些空間)、一隔壁和一調節元件，所述隔壁和調節元件都安裝在定子上并對著轉子的第二側面，所述調節元件安裝成使其可沿軸向移動，此外，所述調節元件定位成這樣，即，其垂直于轉子的轉動軸的側面設置成對著隔壁的垂直于轉子的轉動軸的側面，其中所述隔壁安裝在定子上并對著轉子的第一側面，并且對著轉子的第二側面安裝的所述隔壁安裝成這樣，即，其垂直于轉子的轉動軸的側面設置成對著調節元件的垂直于轉子的轉動軸的側面，其中所述調節元件安裝在定子上并對著轉子的第一側面，且這些調節元件通過剛性的電影方式接頭而彼此結合在一起，從而一個調節元件的運動導致另一調節元件運動，而且在軸向上彼此相對的兩工作室的工作空間通過通道而彼此連接，且用于設置置換器的軸向相對位置的機構設計成確保各調節元件與至少一個置換器滑動接觸。
將上述特征引入所述回轉式機械中，可在不使轉子的轉動反向以及在所述機械作為泵工作時不使用任何特殊的轉換設備的情況下，倒轉工作流體的傳送方向。當所述回轉式機械作為液壓馬達工作時，可在不倒轉工作流體的傳送方向的情況下而使轉子的轉動反向。
此外，需要施加在調節元件上以控制回轉式機械的作用力不再取決于在該系統中的工作壓力，并且在該系統中由泵的不規則負載而導致的壓力的變化并不會通過工作流體傳給置換器軸向定位的機構以及傳送調節單元。這允許脫離調節單元中的液壓致動器，并減少回轉式機械的控制時間。這種對調節元件和隔壁的相對定位允許這種回轉式機械通過僅使用一組置換器、一個用于設置它們的軸向相對位置的機構而倒轉工作流體的傳送方向，并允許從作用在轉子側面上的工作流體壓力而完全平衡轉子。
此外，在回轉式機械的具體實施例中，為了對轉子解除工作流體的徑向壓力，以及減少轉子的徑向振動和由這些振動引起的噪聲，并減少在徑向限定工作室的壁上的流體摩擦，可通過設在轉子的相對側面中的環形槽的表面來徑向限定兩個工作室，從而它們穿過轉子中的通道，置換器位于其中且所述通道通過與環形槽的內表面相交而在其中形成凹口。換言之，環形槽位于轉子側面處從而它們穿過轉子的孔，置換器位于所述孔中且環形圓柱槽的徑向寬度小于置換器的寬度。第一環形槽的底面實際上為轉子的第一側面，而第二槽的底面為轉子的第二側面。
引入回轉式機械中的所有上述特征的組合拓寬了其功能性，即允許當該回轉式機械作為泵工作時，在不改變轉子的轉動方向的情況下使工作流體的傳送反向；允許當該回轉式機械作為液壓馬達工作時，在工作流體的傳送方向固定的情況下，使轉子的轉動反向；允許增加控制速度，允許獨立于系統中的工作壓力而獲得不變的調節效果，允許簡化設計，并允許實質上增加對于系統中壓力突變的阻力，所述回轉式機械連接到該系統上。
與其他類型的回轉式機械相同的是該機械可具有多工作室設計，在轉子每轉一圈置換器具有幾個工作周期。
下面參考附圖來闡述本發明的本質，在附圖中圖1是具有四分之三的殼體和省略的轉子的回轉式機械；圖2是沿著殼體的通道平面剖取的回轉式機械的剖視圖；圖3是從軸側看的回轉式機械的剖視圖；圖4是從入口和出口方向看的回轉式機械的剖視圖；圖5是具有置換器的轉子；圖6是從工作室的中心看的展開的側視圖。
具體實施例方式
本發明實施例的回轉式機械(圖1)包括具有端蓋2和3的殼體(定子)1。轉子5安裝在殼體1中的軸4上。通過轉子5生成孔6，可軸向移動的置換器7位于其中。對著端蓋2且被稱為轉子5的第一側面的轉子5的側面具有穿過孔6的環形槽8。同時轉子5對著端蓋3的側面具有相似的環形槽9，該環形槽9制造成也穿過孔6。環形槽8和9形成為使得孔6在它們的內圓周面中形成凹口10。該回轉式機械包括隔壁11和可軸向移動的調節元件12，其中隔壁11安裝在對著轉子5的第一側面的端蓋2上，而調節元件12安裝在對著轉子5的同一側面的同一端蓋2上。隔壁11的側面與環形槽8的底面滑動接觸。
該環形槽8與端蓋2一起限定了第一工作室。隔壁11和調節元件12將該工作室分為抽吸空間13和泵送空間14(圖6)。抽吸空間13連接到入口15上，而泵送空間14相應地連接到出口16上。所述回轉式機械具有隔壁17(圖2)和可軸向移動的調節元件18，其中隔壁17安裝在對著轉子5的第二側面的端蓋3上，而調節元件18安裝在對著轉子5的同一側面的同一端蓋3上。隔壁17的側面與環形槽9的底面滑動接觸。該環形槽9與端蓋3一起限定了另一工作室。隔壁17和調節元件18將該另一工作室分為抽吸空間19和泵送空間20(圖2)。隔壁17安裝成使得其面向轉子5的第二側面的側面定位成對著調節元件12的側面，該調節元件12的側面安裝成對著轉子5的第一側面。而且調節元件18安裝成使得其面向轉子5的第二側面的側面定位成對著隔壁11的側面，該隔壁11的側面對著轉子5的第一側面。該另一工作室的抽吸空間19(圖2)通過通道21連接到第一工作室的泵送空間14(圖6)上，并且泵送空間20(圖2)通過通道22連接到泵送空間13(圖6)上。這些槽穿過殼體1，但在本發明的一般實施例中，它們形成在轉子和置換器中，但重要的是這些槽將回轉式機械的相對的室連接在一起。
該回轉式機械包括軸向定位置換器7的機構，該機構形成為確保在至少一個置換器與各調節元件12和18之間滑動接觸。通過圍繞轉子5的中空圓柱而制成用于軸向定位置換器的機構，且將其安裝成可沿軸向移動。
在該中空圓柱的內表面上，形成有封閉的彎曲槽24，從而其彎曲限定了置換器7的軸向相對位置。此外，各置換器7設有跟隨器25。這些跟隨器25進入封閉的彎曲槽24中。封閉的彎曲槽24制成使得對著調節元件12的側面的至少一個置換器7與調節元件12的側面接觸，并且對著調節元件18的側面設置的至少一個置換器7與調節元件18的側面接觸。
此外，調節元件12和18與中空圓柱23通過拉式銷26而結合在一起，從而拉式銷26的軸向運動導致調節元件12和18與中空圓柱23的相似的運動。
用作泵的回轉式機械按以下方式工作。
最初，拉式銷26定位成使得調節元件12和調節元件18位于與轉子5的側面等距離處，并且它們對著轉子5且中空圓柱23也位于中間位置處。基于此，拉式銷26按需要與它們結合在一起。
當轉子5開始轉動，置換器7的跟隨器25開始滑過封閉的彎曲槽24的表面，且置換器7開始沿著轉子的轉動軸往復運動。封閉的彎曲槽24制成使得轉子5每轉一圈各置換器7的運動具有如下的周期特征在開始點處與調節元件12的側面滑動接觸的置換器7開始朝向隔壁11滑過其側面，同時隔壁11在第一工作室中將抽吸空間13與泵送空間14分開。隨著轉子5的進一步轉動，在某一時刻置換器7開始進入轉子5中，并且停止將抽吸空間13與泵送空間14分開，即，松開其與調節元件12的滑動接觸。
但是緊跟其后的置換器7同時滑過調節元件9的側面，以將抽吸空間13與泵送空間14分開。容置在兩相鄰置換器7之間以及在槽6(這些置換器7位于其中)中的工作流體開始從抽吸空間13移到泵送空間14，當轉子5轉動時置換器7到達泵送空間14。
隨著轉子5的進一步轉動，置換器7越過隔壁11并再次開始到達調節元件12。接著，在某一時刻，置換器7通過其自身的側面再次與調節元件12的側面接觸，并且如開始時刻一樣開始滑過將抽吸空間13和泵送空間14分開的所述側面。
在另一工作室中的工作周期幾乎相同，區別僅在于與調節元件12滑動接觸的置換器7在同一時刻越過隔壁17，而后當置換器7越過隔壁11時，它與將抽吸空間19和泵送空間20分開的調節元件18滑動接觸。該另一工作室的抽吸空間19同時對著第一工作室的泵送空間14，且泵送空間20相應地對著抽吸空間13。由于抽吸空間19通過通道21連接到泵送空間14上，泵送空間20通過通道22連接到抽吸空間13上，且調節元件12和18位于中間位置處，因此沒有工作流體流動通過入口15和出口16。之所以出現這種情況是因為進入泵送空間14中的工作流體量與從抽吸空間19(這些空間通過通道21連接在一起)中出來的工作流體量相等，且從抽吸空間13中出來的工作流體量與進入泵送空間20(這些空間通過通道22連接在一起)中的工作流體量相等。
當調節元件12通過拉式銷26從轉子5移動到其行程(末)端時，中空圓柱23和調節元件18也沿相同方向移動。與調節元件12的側面滑動接觸的置換器7從轉子5滑出與調節元件12相同的軸向長度，且與調節元件18的側面滑動接觸的置換器7相應地滑入轉子5中。
從抽吸空間13傳遞給泵送空間14的工作流體增加，而從抽吸空間19進入的工作流體以及其流到泵送空間20的量減少，因此工作流體開始泵入出口16中并從入口15流出。為了使在回轉式機械中的工作流體流反向，拉式銷26必須移動到另一極限位置處，在該處調節元件18距離轉子5最遠。當調節元件18位于該位置時，工作流體流被反向，且工作流體現在開始泵回到入口15中并從出口16流出。
應注意，當調節元件12和18位于該極限位置時，該回轉式機械以最大的運送量和不同的工作流體泵送方向來工作。當調節元件12和18靠近中間位置時，該回轉式機械的運送量減少到零，且當調節元件12和18越過該中間位置時再次開始增加，但同時工作流體的泵送方向被倒轉。
由于位于同一軸向上彼此相對的工作室通過通道而相互連接，因此它們中的工作壓力相等且由這些工作室作用在轉子5上的壓力完全被平衡。當該回轉式機械作為液壓馬達工作時，通過以與其他可逆回轉式機械相似的方式來定位拉式銷26而可改變轉子5的轉動速度和方向。
權利要求
1.一種回轉式機械，包括定子；具有通道的轉子，可軸向移動的置換器位于所述通道中；用于設置該置換器的軸向相對位置的機構；工作室，其通過轉子的第一側面而在軸向上被限定，且包括相應地連接到入口和出口上的抽吸空間和泵送空間；隔壁，其安裝在定子上并對著轉子的第一側面；以及可軸向移動的調節元件，其安裝在定子上并對著轉子的第一側面，其特征在于，還包括另一工作室，其在軸向上被轉子的第二側面限定；其本身包括工作的抽吸空間和泵送空間、一隔壁以及一可軸向移動的調節元件，所述隔壁和可軸向移動的調節元件安裝在定子上并對著轉子的第二側面；所述調節元件安裝成這樣，即，其垂直于轉子軸的側面設置成對著隔壁的垂直于轉子軸的側面，其中所述隔壁安裝在定子上并對著轉子的第一側面，并且對著轉子的第二側面安裝的所述隔壁安裝成這樣，即，其垂直于轉子軸的側面設置成對著調節元件的垂直于轉子軸的側面，其中所述調節元件安裝在定子上并對著轉子的第一側面；這些調節元件以電影的方式結合，從而一個調節元件的運動導致另一調節元件運動；此外，在軸向上彼此相對的兩個工作室的工作空間通過通道彼此連接，且用于設置置換器的軸向相對位置的所述機構制成為確保各調節元件與至少一個置換器滑動接觸。
2.根據權利要求1所述的回轉式機械，其特征在于，兩個工作室在徑向上被環形槽的表面限定，所述環形槽設在轉子的相對側面中并穿過轉子中的所述通道，所述置換器位于通道中，并且這些通道通過與所述環形槽的表面相交而在所述環形槽的表面中形成凹口。
全文摘要
本發明可用于可逆無振動的回轉式高壓機械中，該機械可以以泵和馬達的方式來工作。本發明的機械包括工作室和另一工作室、分離隔壁以及調節元件。所述調節元件借助于這樣方式的電影式連接而彼此連接，即，一個調節元件的運動引起另一調節元件的運動。所述工作室的工作腔布置成在軸向上彼此相對，且通過通道而彼此連接。設置置換器的軸向相對位置的機構實現為，它總是提供至少一個置換器與各調節元件的滑動接觸。本發明可擴充相似的回轉式機械的功能并改善其工作參數。
文檔編號F04C14/00GK1656315SQ03812076
公開日2005年8月17日 申請日期2003年5月20日 優先權日2002年5月28日
發明者亞歷山大·阿納托利維奇·斯特羅加諾夫, 尤里·米哈伊洛違奇·沃爾科夫 申請人:亞歷山大·阿納托利維奇·斯特羅加諾夫, 尤里·米哈伊洛違奇·沃爾科夫