EA011921B1

EA011921B1 - Rotor sliding-vane machine

Info

Publication number: EA011921B1
Application number: EA200702138A
Authority: EA
Inventors: Александр Анатольевич СТРОГАНОВ; Юрий Михайлович Волков
Original assignee: Александр Анатольевич СТРОГАНОВ; Юрий Михайлович Волков
Priority date: 2005-04-26
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2009-06-30
Also published as: RU2005113098A; EA200702138A1; EP1880109B1; RU2301357C2; CA2606096C; UA87384C2; CA2606096A1; KR100969353B1; EP1880109A1; KR20080011181A; CN101133251B; WO2006115434A1; JP2008539362A; DE602006009389D1; CN101133251A; ATE443810T1

Abstract

The invention relates to mechanical engineering and can be used as rotary gate high-pressure machine with uniform volumetric feed which can operate as a pump or as a hydraulic motor. The invention is aimed at overcoming reasons causing increased power dissipative loss, as well as at reliability increase by creating means of hydrostatic rotor balancing adjustment and mobile packing, resistant to the machine elements wear and working fluid contamination, and also compatible with means of cavitation overcoming in vane chambers. A rotor sliding-vane machine comprises a rotor including working (1) and supporting parts (4) connected via force chambers (6) of variable length so that they rotate synchronously with a possibility of little reciprocal axial movements and tilts. The vanes (8) are located in vane chambers (7) of the working part (1) of the rotor and when the rotor is rotating they cyclically change the degree of protrusion into the annular groove (2) made on the face surface of the working part of the rotor. Between the supporting cover plate (5) of the housing and supporting part of the rotor there are supporting cavities hydraulically connected via the means of local pressures balancing to the force chambers of variable length and cavities of the working chamber in the annular groove of the working part of the rotor. Supporting cavities and force chambers of variable length are made so that pressure forces of the working fluid contained in the force chambers significantly balance pressure forces of the working fluid forcing out the working and supporting parts of the rotor from the working and supporting cover plates of the housing providing just a small tightening required for insulation. Losses for friction and cavitation are reduced and reliability of rotary gate machines is improved.

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве роторной шиберной машины высокого давления с равномерной объемной подачей, которая способна работать как в режиме насоса, так и в режиме гидромотора с повышенной эффективностью и надежностью.The invention relates to mechanical engineering and can be used as a rotor vane high pressure machine with a uniform volumetric flow, which is able to work both in pump mode and in motor mode with increased efficiency and reliability.

Уровень техникиThe level of technology

Для достижения равномерной объемной подачи и высокой эффективности шиберный насос должен обладать постоянным сечением рабочей камеры в зоне переноса, низкими потерями на утечки и на трение, а также отсутствием кавитации. Указанные характеристики должны сохраняться во всем эксплуатационном диапазоне изменения производительности, давления нагнетания и частоты вращения ротора, а также должны мало зависеть от загрязнения рабочей жидкости и износа элементов насоса.To achieve a uniform volumetric flow and high efficiency, the sliding pump must have a constant cross section of the working chamber in the transfer zone, low leakage and friction losses, as well as the absence of cavitation. These characteristics should be maintained throughout the entire operating range of changes in capacity, discharge pressure and rotor speed, and should depend little on contamination of the working fluid and wear of pump components.

Расположение рабочей камеры с торцевой стороны ротора, как, например, в насосе И8 570584, обеспечивает искомое постоянство сечения рабочей камеры, хорошо сочетающееся в И8 2581160, КИ 2123602, И8 6547546 с регулированием производительности насоса.The location of the working chamber on the end side of the rotor, as, for example, in the pump I8 570584, provides the desired constancy of the cross section of the working chamber, which is well combined in I8 2581160, KI 2123602, I8 6547546 with control of the pump performance.

Расположение рабочей камеры в кольцевом пазе в торце ротора насосов И8 1096804, И8 3348494, И8 894391, И8 2341710 обеспечивает радиальную разгрузку ротора и жесткую фиксацию шиберов в рабочей камере. Основные уплотнения между взаимно вращающимися частями в таком насосе переносятся на торцевые поверхности той части ротора, в которой выполнен кольцевой паз и которую в дальнейшем мы будем называть рабочей частью ротора, и на соответствующие торцевые поверхности крышки корпуса, прилегающей к указанному кольцевому пазу и которую мы в дальнейшем будем называть рабочей крышкой корпуса. Указанные уплотняющие торцевые поверхности ротора и корпуса могут выполняться плоскими. Поэтому технологические, тепловые и прочие зазоры между плоскими уплотняющими поверхностями легко выбираются поступательным встречным перемещением одной уплотняющей плоскости к другой за счет поджима рабочей части ротора к рабочей крышке корпуса.The location of the working chamber in the annular groove in the end of the rotor of the pumps I8 1096804, I8 3348494, I8 894391, I8 2341710 provides radial unloading of the rotor and rigid fixation of the gates in the working chamber. The main seals between mutually rotating parts in such a pump are transferred to the end surfaces of that part of the rotor in which the annular groove is made and which we will call the working part of the rotor, and the corresponding end surfaces of the housing cover adjacent to the specified annular groove. hereinafter we will call the working cover of the case. These sealing end surface of the rotor and the housing can be made flat. Therefore, technological, thermal and other gaps between the flat sealing surfaces are easily chosen by the oncoming movement of one sealing plane to another by pressing the working part of the rotor to the working cover of the housing.

Для обеспечения указанного уплотнения нужно преодолеть огромные силы давления рабочей жидкости, заключенной в рабочей камере между торцом ротора и рабочей крышкой корпуса в зонах нагнетания и переноса, стремящиеся деформировать рабочую часть ротора и рабочую крышку корпуса и отжать их друг от друга.To ensure this seal, it is necessary to overcome the enormous pressure forces of the working fluid enclosed in the working chamber between the rotor end and the working cover of the housing in the discharge and transfer zones, which tend to deform the working part of the rotor and the working cover of the housing and press them apart.

Использование в насосах, предназначенных для создания высокого давления в тракте нагнетания, механических средств прижима без гидростатического уравновешивания неэффективно вследствие гигантских потерь на трение.The use of mechanical clamping means without hydrostatic balancing in pumps designed to create high pressure in the discharge path is inefficient due to gigantic friction losses.

В патенте ЕР 0269474 описан гидростатический компонент (без конкретизации вариантов установки его в насос), в котором снижено влияние аксиальных деформаций ротора на качество уплотнений, а для взаимного поджима уплотняющих поверхностей ротора и корпуса используется давление рабочей жидкости. Ротор гидростатического компонента состоит из двух частей, называемых авторами «держателем пластин» и «опорным фланцем». На торце держателя пластин, с обратной стороны от кольцевого паза, в силовых камерах, сообщающихся с рабочей камерой, установлены подвижные в осевом направлении поршневые элементы, которые упираются в опорный фланец. Таким образом, зазоры между держателем пластин и корпусом, называемым авторами «носителем дорожки», выбираются осевым выдвижением указанных поршневых элементов из силовых камер держателя пластин. Силы давления рабочей жидкости, действующие на держатель пластин со стороны рабочей камеры, передаются через указанные силовые камеры и поршневые элементы на указанный опорный фланец. Однако с обратной стороны опорного фланца описанный гидростатический компонент не предусматривает средств гидростатического уравновешивания. Авторы указывают, что в соответствии с сущностью изобретения, указанные силы давления жидкости компенсируются упругой деформацией указанного опорного фланца, избавляя от осевых деформаций держатель пластин, но ротор в целом остается гидравлически неуравновешенным.In the patent EP 0269474 described hydrostatic component (without specifying options for installing it in the pump), which reduced the effect of axial deformation of the rotor on the quality of the seals, and for mutual pressing of the sealing surfaces of the rotor and housing uses the pressure of the working fluid. The rotor of the hydrostatic component consists of two parts, called “plate holder” and “support flange” by the authors. At the end of the plate holder, on the reverse side of the annular groove, in the force chambers communicating with the working chamber, there are axially movable piston elements that abut against the support flange. Thus, the gaps between the plate holder and the housing, called “track carrier” by the authors, are selected by axially extending said piston elements from the force chambers of the plate holder. The forces of pressure of the working fluid acting on the plate holder from the side of the working chamber are transmitted through the indicated force chambers and piston elements to the specified support flange. However, on the reverse side of the support flange, the described hydrostatic component does not provide means for hydrostatic balancing. The authors indicate that, in accordance with the essence of the invention, the indicated forces of fluid pressure are compensated by the elastic deformation of the specified support flange, eliminating the plate holder from axial deformations, but the rotor as a whole remains hydraulically unbalanced.

В соответствии с указанной авторами ЕР 0269474 сущностью изобретения, предусматривающей разгрузку уплотняющей пары трения держателя пластин с носителем дорожки и передачу усилий на статический контакт поршневого элемента с деформируемым опорным фланцем, указанный статический контакт герметизирует силовую камеру и связанную с ней шиберную камеру. При осевом выдвижении шибера из ротора жидкость поступает в шиберную камеру через каналы в самом шибере. При увеличении скорости вращения ротора и осевой скорости выдвижения шибера увеличивается падение давления на указанных шиберных каналах. Если насос работает в режиме самовсасывания, т.е. входное давление равно атмосферному, то при определенной скорости вращения ротора, которую мы будем называть предельной скоростью самовсасывания, возникает кавитация в шиберных камерах. Кавитация приводит, помимо роста шума и пульсаций, к существенным потерям полезной мощности и КПД насоса. Поэтому кавитационные эффекты рассматриваются нами здесь в одном ряду с потерями на трение в торцевых уплотнениях ротора и шиберов, как факторы диссипативных потерь, снижающих эффективность насоса. Повышенная склонность к кавитации и связанное с этим низкое значение предельной скорости самовсасывания является значительным недостатком указанного гидростатического компонента.In accordance with the authors of EP 0269474 the essence of the invention, which provides for unloading the sealing friction pair of the plate holder with the track carrier and transferring forces to the static contact of the piston element with a deformable support flange, this static contact seals the power chamber and the associated slide chamber. With the axial extension of the gate from the rotor, the liquid enters the gate chamber through the channels in the gate itself. When increasing the speed of rotation of the rotor and the axial speed of the extension of the gate increases the pressure drop on these gate channels. If the pump is operating in self-priming mode, i.e. the inlet pressure is equal to the atmospheric pressure, then at a certain rotor rotation speed, which we will call the self-priming maximum speed, cavitation occurs in the slide gate chambers. Cavitation leads, in addition to the growth of noise and pulsation, to a significant loss of useful power and efficiency of the pump. Therefore, here we consider cavitation effects along with friction losses in the end seals of the rotor and gates as factors of dissipative losses, which reduce the efficiency of the pump. The increased tendency to cavitate and the associated low value of the self-priming maximum speed is a significant disadvantage of this hydrostatic component.

В патенте ЕР 0265333 описан вариант гидростатического дифференциала с гидростатическим поворотным упором, установленным между задним торцом держателя лопастей и опорным фланцем, которые вращаются с разными скоростями. Указанный гидростатический поворотный упор представляет собой простой тонкий обод, жестко связанный при вращении с держателем лопастей и снабженный располоIn the patent EP 0265333 described version of the hydrostatic differential with hydrostatic swivel stop mounted between the rear end of the blade holder and the bearing flange, which rotate at different speeds. The specified hydrostatic rotary stop is a simple thin rim, rigidly connected with the blade holder during rotation and fitted with

- 1 011921 женными напротив опорного фланца камерами. Каждая из указанных камер гидравлически связана с расположенной напротив нее силовой камерой через калиброванное отверстие по принципу гидростатического подшипника, называемого авторами «масляной подушкой». Благодаря этому силы давления передаются на опорный фланец, деформация которого меньше влияет на утечки, чем аналогичная деформация держателя лопастей. Деформации же указанного поворотного упора, как указано авторами, повторяют деформации опорного фланца. Это означает, что силы давления жидкости на поворотный упор со стороны держателя пластин превышают сумму сил давления жидкости со стороны фланца и сил упругости поворотного упора и вызывают увеличение деформации поворотного упора до тех пор, пока деформация поворотного упора не станет достаточной для прилегания к опорному фланцу. Действительно, принцип работы масляной подушки как гидростатического подшипника предусматривает, что давление в камерах поворотного упора зависит от соотношения падения давления на калиброванном отверстии и падения давления в зазорах между опорным фланцем и поворотным упором. Поэтому пока указанные зазоры велики, давление в камерах поворотного упора существенно меньше, чем в силовых камерах, и за счет разницы сил давления поворотный упор придвигается к опорному фланцу. По мере уменьшения зазоров давление в камере поворотного упора растет и уравнивается с давлением в силовой камере, с которой камера поворотного упора соединена калиброванным отверстием, только при полном отсутствии утечек из масляных подушек, т.е. при полном прилегании поворотного упора к опорному фланцу. Для достижения указанного прилегания необходимо соответственно деформации фланца деформировать поворотный упор, для чего, в свою очередь, необходимо обеспечить существенную гидростатическую неуравновешенность поворотного упора.- 1 011921 chambers opposite the support flange. Each of these chambers is hydraulically connected to a power chamber located opposite it through a calibrated orifice based on the principle of a hydrostatic bearing, called by the authors an “oil cushion”. Due to this, the pressure forces are transmitted to the support flange, the deformation of which has less effect on leaks than the similar deformation of the blade holder. The deformations of the specified stop, as indicated by the authors, repeat the deformations of the support flange. This means that the pressure forces of the fluid on the pivot stop on the side of the plate holder exceed the sum of the fluid pressure forces on the side of the flange and the elastic forces of the pivot stop and cause an increase in the deformation of the pivot stop until the deformation of the pivot stop is sufficient to adhere to the support flange. Indeed, the principle of operation of the oil cushion as a hydrostatic bearing implies that the pressure in the chambers of the rotary support depends on the ratio of the pressure drop at the calibrated orifice and the pressure drop in the gaps between the support flange and the rotary stop. Therefore, while the specified gaps are large, the pressure in the chambers of the rotary support is substantially less than in the force chambers, and due to the difference in pressure forces, the rotary support moves towards the bearing flange. As the gaps decrease, the pressure in the chamber of the pivot stop grows and equalizes with the pressure in the power chamber, to which the chamber of the pivot stop is connected by a calibrated orifice, only in the absence of leaks from the oil pads, i.e. at full adhesion of the turntable to the support flange. To achieve this fit, it is necessary, respectively, to deform the flange to deform the pivot stop, for which, in turn, it is necessary to ensure a substantial hydrostatic imbalance of the pivot stop.

Указанная упругая деформация поворотного упора, необходимая для плотного прилегания к опорному фланцу, вызывает увеличение потерь на трение. Когда фланец деформирован силами давления жидкости, при прижиме упора к фланцу сначала возникает частичное взаимное касание деформированного фланца и недеформированного упора, а затем деформирование упора. При этом силы упругости упора, преодолеваемые для его деформации, вызывают в зонах частичного касания пропорциональные потери на трение между поворотным упором и опорным фланцем. Указанный упор отталкивается от фланца силами давления жидкости, непрерывно распределенными в изолирующих зазорах, а прижимается к фланцу со стороны силовых камер силами давления, распределенными дискретно, т.е. падающими до нуля в промежутках между силовыми камерами. Для обеспечения хорошей изоляции при таком способе поджима со стороны силовых камер указанный поворотный упор должен быть достаточно жестким. Поэтому при больших давлениях указанные силы упругости деформируемого упора велики и связанные с ними потери на трение значительны.The specified elastic deformation of the pivoting stop, necessary for a snug fit to the bearing flange, causes an increase in friction losses. When the flange is deformed by the forces of fluid pressure, when the stop is pressed against the flange, a partial mutual contact of the deformed flange and the non-deformed stop first occurs, and then the deformation of the stop. In this case, the forces of elasticity of the stop, which are surmounted for its deformation, cause proportional friction losses between the pivoting stop and the supporting flange in the zones of partial tangency. The specified stop is pushed away from the flange by the forces of fluid pressure, which are continuously distributed in the insulating gaps, and is pressed against the flange from the side of the force chambers by the pressure distributed discretely, i.e. falling to zero between the power chambers. To ensure good insulation with this method of pressing from the side of the power chambers, the said pivoting stop must be sufficiently rigid. Therefore, at high pressures, the indicated elastic forces of the deformable abutment are large and the friction losses associated with them are significant.

Для обеспечения малых утечек при нулевых или при малых, порядка единиц микрометров, зазорах гидравлическое сопротивление указанных калиброванных отверстий должно быть соизмеримо с сопротивлением таких микроскопических зазоров. Это не позволяет использовать обратный торец ротора для всасывания жидкости в шиберные камеры через полости в гидростатическом упоре и полости в корпусе. Это, в свою очередь, не позволяет избавиться от описанного выше недостатка подобных машин, заключающегося в повышенной склонности к кавитации.To ensure small leaks at zero or at small, on the order of units of micrometers, gaps, the hydraulic resistance of these calibrated orifices should be commensurate with the resistance of such microscopic gaps. It is not possible to use the reverse end of the rotor for sucking liquid into the sliding chambers through the cavities in the hydrostatic support and the cavities in the housing. This, in turn, does not allow to get rid of the lack of such machines described above, which consists in an increased tendency to cavitation.

Кроме того, такое использование для снижения сил трения гидростатического подшипника с калиброванными отверстиями снижает надежность гидромашин. Во-первых, при попадании в жидкость взвешенных частиц, указанные микроскопические калиброванные отверстия могут засоряться, следствием чего будут многократно возросшие силы прижима упора и потери на трение и ускорение износа. Вовторых, при возникновении на уплотняющих поверхностях локальных дефектов утечки из указанных камер поворотного упора растут, а давление в камерах поворотного упора падает. Увеличение прижима за счет увеличивающейся разности давлений в этом случае не приводит к уменьшению утечек и уравновешиванию, а вызывает лишь увеличение потерь на трение и ускорение износа уплотняющих поверхностей. Изменение объемного КПД за счет такой дополнительной утечки из камеры масляной подушки может быть несущественным, а рост потерь на трение - значительным.In addition, such use to reduce the friction forces of a hydrostatic bearing with calibrated holes reduces the reliability of hydraulic machines. First, when suspended particles enter the liquid, these microscopic calibrated orifices can become clogged, resulting in greatly increased clamping forces and friction losses and accelerated wear. Secondly, when local leakage defects from the indicated chambers of the rotary stop occur on the sealing surfaces, the pressure in the chambers of the rotary stop decreases. The increase in pressure due to the increasing pressure difference in this case does not lead to a decrease in leakage and balancing, but only causes an increase in friction losses and an acceleration of the wear of sealing surfaces. The change in volumetric efficiency due to such additional leakage from the oil cushion chamber may be insignificant, and the increase in friction losses will be significant.

Для гидравлического уравновешивания ротора гидростатического дифференциала, описанного в патентах ЕР 0269474 и ЕР 0265333, авторами предусмотрена возможность использования пары гидростатических компонентов описанного типа в двух вариантах.For hydraulic balancing of the hydrostatic differential rotor, described in patents EP 0269474 and EP 0265333, the authors provided the possibility of using a pair of hydrostatic components of the type described in two versions.

В первом варианте два носителя дорожки устанавливаются по обе стороны от одного центрального держателя лопастей. При этом указанные силовые камеры выполняются в задней части носителя дорожки, который выполняет функцию подвижного уплотнения, закрепленного на корпусе. В этом случае образуется один цельный ротор с двумя рабочими камерами в двух кольцевых пазах на противолежащих торцах ротора, аналогичный тому, что был ранее более подробно описан в патенте И8 3348494.In the first version, two carrier tracks are mounted on either side of one central blade holder. Moreover, these power chambers are performed in the rear part of the track carrier, which performs the function of a movable seal attached to the housing. In this case, one solid rotor is formed with two working chambers in two annular grooves on the opposite ends of the rotor, similar to what was previously described in more detail in patent I8 3348494.

Во втором варианте два держателя лопастей устанавливаются по обе стороны от одного центрального носителя дорожки. Опорные фланцы, на которые через силовые камеры опираются держатели пластин, жестко связаны друг с другом полым цилиндрическим телом, образуя единый жесткий элемент, называемый авторами патента ЕР 0265333 «герметичный картер».In the second version, two blade holders are mounted on both sides of one central carrier of the track. Support flanges, on which the plate holders are supported through the power chambers, are rigidly connected with each other by a hollow cylindrical body, forming a single rigid element, called by the authors of EP 0265333 "hermetic crankcase".

В обоих вариантах двойной машины узел, образованный двумя носителями дорожки, мы в дальнейшем для краткости будем называть статорным узлом или корпусом, т. к. положение портов всасываIn both versions of the double machine, the node formed by the two carriers of the track, we will in the future be called a stator node or a housing for short, since the position of the suction ports

- 2 011921 ния и нагнетания относительно него не изменяется при вращении ротора. Первый из описанных вариантов двойной симметричной машины мы в дальнейшем будем называть машиной с внутренним ротором или с силовым замыканием на корпус, а второй вариант - машиной с внутренним статором или с силовым замыканием на ротор.- 2 011921 and forcing relative to it does not change when the rotor rotates. The first of the described variants of the double symmetric machine will be called a machine with an internal rotor or with a force closure to the housing, and the second option - a machine with an internal stator or with a force closure to the rotor.

В обоих упомянутых вариантах, если обе рабочие камеры выполнены зеркально симметричными относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора, то силы давления рабочей жидкости, действующие между ротором и корпусом в зоне нагнетания в одной рабочей камере, уравновешиваются во второй рабочей камере зеркально симметричными силами.In both the mentioned options, if both working chambers are mirror-symmetrical with respect to a plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor, then the pressure forces of the working fluid acting between the rotor and the housing in the discharge zone in one working chamber are balanced in the second working chamber with mirror-symmetrical forces.

В зонах переноса аксиальное уравновешивание сил давления жидкости, действующих на ротор, зависит не только от симметрии рабочих камер и требует особого рассмотрения.In the transfer zones, the axial balancing of the pressure forces of the fluid acting on the rotor depends not only on the symmetry of the working chambers and requires special consideration.

В зоне прямого переноса при вращении ротора в рабочей камере возникают и перемещаются замкнутые переносимые объемы, отделенные от зон всасывания и нагнетания скользящим изолирующим контактом шиберов с ограничителем прямого переноса, шиберов с шиберными камерами, изолирующих поверхностей ротора с соответствующими поверхностями корпуса, а также другими зазорами между ротором, шиберами и корпусом. Локальное давление в каждом из переносимых объемов при прочих определенных условиях зависит от соотношения утечек, втекающих в этот переносимый объем и вытекающих из него, которые, в свою очередь, определяются характером прилегания поверхностей всех скользящих контактов, изолирующих указанный переносимый объем, для разных углов поворота ротора при его вращении. Под характером прилегания поверхностей скользящего изолирующего контакта здесь и далее мы подразумеваем формы и гидравлические сопротивления зазоров между этими поверхностями как функции двух параметров: угла поворота ротора и угловой координаты точки контакта относительно выбранной точки корпуса. Индивидуальность характера прилегания каждой пары поверхностей в каждой машине обусловлена технологическими неточностями при изготовлении и локальными дефектами, возникающими на указанных поверхностях вследствие износа, которые приводят к разбросу в сопротивлениях изолирующих зазоров в разных участках корпуса и для разных углов поворота ротора. Разброс сопротивлений зазоров может приводить к значительному разбросу локальных давлений, возникающих в разных переносимых объемах. Аналогичные аргументы справедливы и для зоны обратного переноса.In the direct transfer zone, when the rotor rotates, closed transported volumes arise and move in the working chamber, separated from the suction and discharge zones by sliding insulating contact of the gates with direct transfer limiter, gates with slide chambers, insulating rotor surfaces with corresponding housing surfaces, as well as other gaps between rotor, gates and housing. The local pressure in each of the transferred volumes, under certain other conditions, depends on the ratio of leaks flowing into and out of this portable volume, which, in turn, are determined by the nature of the fit of the surfaces of all sliding contacts isolating the specified portable volume for different rotor angles when it rotates. By the nature of the fit of the surfaces of the sliding insulating contact, hereinafter we mean the shape and hydraulic resistance of the gaps between these surfaces as functions of two parameters: the angle of rotation of the rotor and the angular coordinate of the contact point relative to the selected point of the body. The individuality of the fit of each pair of surfaces in each machine is due to technological inaccuracies in the manufacture and local defects occurring on these surfaces due to wear, which lead to a variation in the resistances of the insulating gaps in different parts of the body and for different angles of rotation of the rotor. The scatter of the resistance of the gaps can lead to a significant scatter of local pressures that occur in different tolerable volumes. Similar arguments are valid for the reverse transfer zone.

В описанной выше двойной симметричной машине с внутренним статором какие-либо средства выравнивания локальных давлений в зонах переноса отсутствуют, и переносимые объемы в зонах переноса обеих симметричных рабочих камер не сообщаются друг с другом. В двойной симметричной машине с внутренним ротором И8 3348494 введены каналы в роторе, соединяющие симметричные шиберные камеры. Однако симметричные полости, образуемые в обоих кольцевых пазах в зонах переноса между шиберами, не сообщаются друг с другом. Поэтому в силу индивидуальности характера прилегания поверхностей изолирующих контактов в каждой рабочей камере возникают разные локальные давления в зонах переноса, и уравновешенность ротора не достигается. Указанная переменная разница сил давления, действующих на ротор в двух симметричных камерах, порождает пропорциональные потери на трение в торцевых уплотнениях. Возникновение локальных дефектов на уплотняющих поверхностях шиберов, ротора или корпуса, например, вследствие износа, приводит к увеличению разброса гидравлических сопротивлений, определяющих локальные давления в переносимых объемах. Даже при малом, не существенном для объемного КПД, изменении суммарных утечек, это приводит к увеличению амплитуды указанной переменной разницы сил давления, увеличению трения со стороны меньшего локального давления, т.е. со стороны большего износа, и ускорению дальнейшего износа.In the above-described dual symmetrical machine with an internal stator, there are no means of equalizing local pressures in the transfer zones, and the transferred volumes in the transfer zones of both symmetric working chambers do not communicate with each other. In the double symmetric machine with an internal rotor I8 3348494, channels are introduced in the rotor, connecting the symmetric sliding chambers. However, symmetric cavities formed in both annular grooves in the transfer zones between the gates do not communicate with each other. Therefore, due to the individual nature of the fit of the surfaces of the insulating contacts in each working chamber, different local pressures occur in the transfer zones, and the rotor is not balanced. This variable difference in pressure forces acting on the rotor in two symmetrical chambers generates proportional friction losses in the mechanical seals. The occurrence of local defects on the sealing surfaces of the gates, rotor or housing, for example, due to wear, leads to an increase in the spread of hydraulic resistances, which determine the local pressure in the transferred volumes. Even with a small, not significant for volumetric efficiency, change in the total leakage, this leads to an increase in the amplitude of the specified variable pressure force difference, an increase in friction from a smaller local pressure, i.e. on the part of greater wear, and accelerate further wear.

В насосе по патенту И8 3348494 осевое движение шиберов в роторе обеспечивается не пружинами, а специальным механизмом привода шиберов. Он состоит из кулачковой канавки, установленной на корпусе, по которой скользят боковые выступы шиберов, проходящие через специальные приводные окна в роторе. Специалисту понятно, что такой механизм привода шиберов должен быть гидравлически изолирован от рабочих камер.In the pump according to patent I8 3348494, the axial movement of the gates in the rotor is provided not by springs, but by a special mechanism for driving the gates. It consists of a cam groove mounted on the housing, on which the side projections of the slides slide through the special drive windows in the rotor. It is clear to a specialist that such a drive mechanism for gates must be hydraulically isolated from the working chambers.

Подобное исполнение механизма привода шиберов вне рабочей камеры снижает потери на трение шиберов о поверхности корпуса, но увеличивает зависимость локальных давлений от характера прилегания поверхностей скользящего изолирующего контакта шиберов со стенками шиберных камер, обеспечивающего гидравлическую изоляцию механизма привода шиберов. Изменение указанного характера прилегания вследствие износа приводит к росту утечек между полостями рабочей камеры и полостью, в которой установлен указанный механизм привода, что также приводит к разбросу локальных давлений.Such a design of the drive mechanism for gates outside the working chamber reduces the friction losses of the gates against the surface of the housing, but increases the dependence of local pressures on the nature of the fit of the sliding insulating contact surfaces of the gates with the walls of the sliding chambers, which provides hydraulic isolation of the drive mechanism of the gates. The change in the specified nature of the fit due to wear leads to an increase in leaks between the cavities of the working chamber and the cavity in which the specified drive mechanism is installed, which also leads to a variation in local pressures.

В обоих вариантах двойных симметричных машин замещение жидкостью шибера, выдвигаемого в осевом направлении из шиберной камеры, происходит через каналы в самом шибере. Поэтому кавитационные потери остаются существенным недостатком таких конструкций.In both versions of double symmetrical machines, the replacement of the gate valve with the liquid, which is axially protruded from the gate chamber, takes place through the channels in the gate itself. Therefore, cavitation losses remain a significant disadvantage of such structures.

Вариант насоса, предусматривающего гидравлические средства уравновешивания ротора и не подверженного кавитации в шиберных камерах, приведен в патенте КП 2215903. В нем описана реверсивная роторная машина, содержащая два кольцевых паза, образующих рабочие камеры на обоих торцах ротора. Сквозные отверстия для шиберов проходят через оба кольцевых паза. На каждой из крышек корпуса установлены аксиально-подвижные ограничители прямого переноса, называемые авторами «регулировочные элементы», и ограничители обратного переноса, называемые авторами «разделительные перемыч- 3 011921 ки». Особенность реверсивной машины состоит во взаимной антисимметричности указанных двух рабочих камер, а именно в том, что напротив разделительной перемычки первой рабочей камеры установлен регулировочный элемент второй рабочей камеры, а напротив регулировочного элемента первой рабочей камеры установлена разделительная перемычка второй рабочей камеры. «Рабочие полости», под которыми авторы подразумевают полости всасывания и нагнетания обеих камер, расположенные в осевом направлении напротив друг друга, соединены между собой каналами. Таким образом, полость всасывания первой рабочей камеры сообщается с расположенной напротив нее полостью нагнетания второй рабочей камеры, а полость нагнетания первой рабочей камеры сообщается, соответственно, с полостью всасывания второй рабочей камеры.A variant of the pump, which provides hydraulic means for balancing the rotor and is not subject to cavitation in the sliding chambers, is described in the patent KP 2215903. It describes a reversible rotor machine containing two annular grooves forming the working chambers at both ends of the rotor. Through holes for gates pass through both annular grooves. On each of the housing covers there are axial-movable direct transfer stops, called “adjusting elements” by the authors, and reverse transfer stops, called “separation jumpers 3 011 921 ki” by the authors. The peculiarity of the reversing machine is the mutual antisymmetry of these two working chambers, namely, that the dividing jumper of the first working chamber is opposite the dividing jumper of the first working chamber and the dividing jumper of the second working chamber is installed opposite the adjusting element of the first working chamber. "Working cavities", by which the authors mean the suction and discharge cavities of both chambers, located in the axial direction opposite each other, are interconnected by channels. Thus, the suction cavity of the first working chamber communicates with the discharge cavity of the second working chamber located opposite it, and the discharge cavity of the first working chamber communicates with the suction cavity of the second working chamber, respectively.

При выдвижении шибера из ротора в полость всасывания одной рабочей камеры жидкость из противолежащей полости нагнетания другой рабочей камеры заполняет освобождаемый им объем в шиберной камере через саму шиберную камеру большого сечения. Поэтому для данной конструкции не характерна склонность к кавитации в шиберных камерах.When the gate shifts out of the rotor into the cavity of the suction of one working chamber, the liquid from the opposite pressure chamber of the other working chamber fills the volume released by it in the gate chamber through the gate valve itself of large cross section. Therefore, this design is not characterized by a tendency to cavitation in sliding chambers.

При работе такой машины в одной из сообщающихся пар рабочих полостей устанавливается высокое давление, а во второй, соответственно, низкое. Возможность гидростатического уравновешивания ротора в зонах расположения полостей всасывания и нагнетания в такой машине очевидна.During operation of such a machine, a high pressure is established in one of the communicating pairs of working cavities, and a second pressure, respectively, is low. The possibility of hydrostatic balancing of the rotor in the areas of the suction and discharge cavities in such a machine is obvious.

В зонах же переноса в силу антисимметрии рабочих камер различаются средства изоляции и конфигурации переносимых объемов для противоположных торцов ротора. Между ротором и регулировочным элементом образуются замкнутые в кольцевом пазе переносимые объемы, изолируемые торцами шиберов, скользящими по регулировочному элементу. Между ротором и разделительной перемычкой, лежащей напротив указанного регулировочного элемента, образуются замкнутые переносимые объемы в шиберных камерах, изолируемые участками дна кольцевого паза, скользящими по указанной разделительной перемычке. Соотношение давлений между переносимыми объемами и распределения давлений в зазорах указанных скользящих изолирующих контактов зависит от формы и величины указанных зазоров, т.е. от характера прилегания поверхностей указанных скользящих изолирующих контактов участков дна паза с разделительной перемычкой и шиберов с регулировочным элементом. Неидентичность распределений давления на противоположных торцах ротора порождает переменные разностные силы, действующие на ротор в каждой из зон переноса даже при идеальной плоскости указанных контактирующих поверхностей.In the zones of transfer, due to the antisymmetry of the working chambers, the means of isolation and the configuration of the transferred volumes for the opposite ends of the rotor differ. Between the rotor and the adjusting element, transported volumes are closed in the annular groove, which are insulated by the ends of the gates sliding along the adjusting element. Between the rotor and the dividing jumper, which lies opposite to the specified adjusting element, closed transported volumes are formed in the sliding chambers, which are isolated by the bottom sections of the annular groove, sliding along the said dividing jumper. The ratio of pressures between the transferred volumes and the distribution of pressures in the gaps of these sliding insulating contacts depends on the shape and size of these gaps, i.e. on the nature of the fit of the surfaces of these sliding insulating contacts of the sections of the bottom of the groove with a separating bridge and gates with an adjusting element. The non-identity of the pressure distributions at the opposite ends of the rotor generates variable differential forces acting on the rotor in each of the transfer zones even with the ideal plane of the contacting surfaces indicated.

Появление, например, вследствие износа локальных отклонений от плоской формы царапин и других локальных дефектов на уплотняющих поверхностях регулировочных элементов, разделительных перемычек, дна паза и торцов шиберов изменяет характер прилегания поверхностей указанных скользящих изолирующих контактов и поэтому изменяет указанные распределения давлений и соотношения локальных давлений. Это, в свою очередь, даже при незначительном изменении суммарных утечек, приводит к значительному увеличению амплитуды указанных переменных разностных сил давления, увеличению трения и ускорению износа.The appearance, for example, due to the wear of local deviations from the flat form of scratches and other local defects on the sealing surfaces of the adjusting elements, separating jumpers, the bottom of the groove and the ends of the gates changes the fit of the surfaces of these sliding insulating contacts and therefore changes the indicated pressure distribution and the ratio of local pressures. This, in turn, even with a slight change in total leaks, leads to a significant increase in the amplitude of these variable differential pressure forces, an increase in friction and accelerated wear.

Обеспечение торцевых уплотнений между ротором и крышками корпуса для обоих торцов ротора только за счет точности изготовления, как, например, в И8 3348494, нецелесообразно, так как изменения зазоров вследствие теплового расширения, деформаций и износа, как правило, превышают допустимые зазоры в уплотнениях, работающих при высоком давлении. Поэтому в конструкцию роторной машины должны быть включены также уплотнительные элементы, подвижные в осевом направлении, например, в виде описанного в ЕР 0269474 носителя дорожки с силовыми камерами на обратной от дорожки стороне. Их неуравновешенность также приводит к соответствующим потерям на трение. Подробнее такое подвижное уплотнение будет рассмотрено далее.Providing mechanical seals between the rotor and housing covers for both ends of the rotor only due to manufacturing accuracy, as, for example, in I8 3348494, is impractical, since gaps changes due to thermal expansion, deformation and wear, as a rule, exceed the allowable clearances in the seals working with high pressure. Therefore, the design of the rotary machine should also include sealing elements, moving in the axial direction, for example, in the form described in EP 0269474 media track with power chambers on the back side of the track. Their lack of balance also leads to corresponding friction losses. Such a movable seal will be discussed in more detail below.

Средства, снижающие влияние характера прилегания поверхностей скользящих изолирующих контактов в рабочей камере на уравновешенность ротора, решение для преодоления описанной склонности подобных насосов к кавитации в шиберных камерах, а также подвижные в осевом направлении уплотнительные элементы описаны в КП 2175731, который принят нами за ближайший аналог.Means that reduce the influence of the nature of the fit of the surfaces of the sliding insulating contacts in the working chamber on the rotor balance, the solution to overcome the described tendency of these pumps to cavitate in the slide chambers, as well as axially movable sealing elements are described in KP 2175731, which we have adopted as the closest analogue.

Указанный патент описывает насос, корпус которого включает в себя рабочую и опорную крышки, названные в патенте «корпусными крышками». В торце ротора, находящегося напротив рабочей крышки корпуса, выполнен кольцевой цилиндрический паз, который проходит через шиберные камеры, названные в патенте «отверстиями в роторе», в которых размещены шиберы, названные в патенте «вытеснителями». Поверхности торца ротора, в котором выполнен кольцевой цилиндрический паз, расположенные по разные стороны от этого паза, контактируют с возможностью скольжения с находящимися напротив них торцами уплотнительных элементов, установленных в пазах на рабочей крышке корпуса. Насос содержит ограничитель обратного переноса, названный в патенте «перегородкой», отделяющий полость всасывания от полости нагнетания. Полость всасывания соединяется с входным портом, названным в патенте «впускным отверстием», а полость нагнетания - с выходным портом, названным в патенте «выпускным отверстием». Поверхности ограничителя обратного переноса находятся в скользящем контакте с роторными средствами изоляции обратного переноса, названными в патенте «внутренними поверхностями кольцевого цилиндрического паза». Ограничитель обратного переноса закреплен на рабочей крышке корпуса и может составлять с ней единое целое, однако, предусмотрено, что в некоторых вариSaid patent describes a pump, the casing of which includes the working and supporting caps, referred to in the patent as “body caps”. At the end of the rotor, located opposite the working cover of the housing, there is an annular cylindrical groove that passes through the slide chambers, called “holes in the rotor” in the patent, in which the gates, called “displacers” in the patent, are placed. The surfaces of the end of the rotor, in which an annular cylindrical groove is made, located on opposite sides of this groove, are in sliding contact with the opposite ends of the sealing elements installed in the grooves on the working cover of the housing. The pump contains a reverse transfer limiter, referred to in the patent as a “septum”, which separates the suction cavity from the discharge cavity. The suction cavity is connected to the inlet port, called “inlet” in the patent, and the discharge cavity is connected to the outlet port, called “outlet” in the patent. The surfaces of the reverse transfer limiter are in sliding contact with the rotor means of isolating the reverse transfer, called in the patent “internal surfaces of an annular cylindrical groove”. The reverse transfer limiter is fixed on the working cover of the case and can be integrated with it, however, it is provided that

- 4 011921 антах исполнения насоса ограничитель обратного переноса может быть закреплен с возможностью движения в осевом направлении и взаимодействовать со средствами его прижима к ротору. Насос содержит механизм привода шиберов, названный в патенте «механизмом, задающим осевое взаиморасположение вытеснителей». Ограничитель прямого переноса образован частью внутренней поверхности рабочей крышки. Для регулируемого варианта исполнения машины ограничитель прямого переноса назван в патенте «подвижным в осевом направлении изолирующим элементом». Второй торец ротора контактирует с опорной крышкой корпуса. На опорной крышке корпуса насоса предусматривается возможность установки опорно-распределительного элемента, названного в изобретении «опорно-распределительным диском». Опорно-распределительный элемент может быть установлен с возможностью движения вдоль оси ротора.- 4 011921 antahs of pump performance, the reverse transfer limiter can be fixed with the possibility of movement in the axial direction and interact with the means of its clamping to the rotor. The pump contains a drive mechanism for the slide valves, called in the patent “a mechanism that sets the axial position of the displacers”. The direct transfer limiter is formed by part of the inner surface of the working cap. For an adjustable machine version, the direct transfer limiter is referred to in the patent as “axially movable insulating element”. The second end of the rotor in contact with the base cover of the housing. On the support cover of the pump casing, it is possible to install a support-distribution element called in the invention a distribution-support disc. The distribution element can be installed with the possibility of movement along the axis of the rotor.

Указанный опорно-распределительный элемент содержит опорные полости, которые выполняют также распределительные функции и названы в патенте «опорно-распределительными полостями». Опорно-распределительные полости расположены напротив полостей всасывания и нагнетания рабочей камеры, а их средства изоляции (изолирующие перемычки) - напротив зон переноса, обеспечивая изоляцию этих опорных полостей за счет скользящего контакта с прилегающей задней торцевой поверхностью ротора. Каждая опорно-распределительная полость соединена каналами, выполненными в корпусе или в роторе, в том числе в шиберах, с противолежащей ей зоной нагнетания или всасывания соответственно. Опорно-распределительные полости имеют размеры и форму, схожие с полостями нагнетания и всасывания в рабочей камере соответственно. Шиберные камеры в роторе выполнены в виде сквозных каналов, сообщающихся в зонах всасывания и нагнетания с указанными опорно-распределительными полостями.Said support-distribution element contains support cavities, which also perform distribution functions and are called “support-distribution cavities” in the patent. Support-distribution cavities are located opposite the intake and discharge cavities of the working chamber, and their isolation means (insulating bridges) are opposite the transfer zones, providing isolation of these support cavities due to sliding contact with the adjacent rear end surface of the rotor. Each supporting-distributing cavity is connected by channels made in the housing or in the rotor, including in the dampers, with the opposite pressure or suction zone, respectively. Distribution cavities have dimensions and shape similar to the pressure and suction cavities in the working chamber, respectively. Sliding chambers in the rotor are made in the form of through channels communicating in the suction and discharge zones with the specified support-distribution cavities.

Указанные сквозные каналы в шиберах или в роторе, одновременно сообщающиеся с полостью всасывания рабочей камеры, соединены в этом случае параллельно друг с другом и с каналом в корпусе посредством указанной опорно-распределительной полости. Таким образом, значительно уменьшается склонность насоса к кавитации и обеспечивается значительное повышение предельной скорости самовсасывания.These through channels in the gates or in the rotor, simultaneously communicating with the suction cavity of the working chamber, are connected in this case in parallel with each other and with the channel in the housing by means of the specified distribution-support cavity. Thus, the tendency of the pump to cavitate is significantly reduced and a significant increase in the self-priming maximum speed is ensured.

Введение опорно-распределительного элемента способствует и определенному гидравлическому уравновешиванию ротора. Возможность уравновешивания в зонах нагнетания и всасывания очевидна.The introduction of the support-distribution element also contributes to a certain hydraulic balancing of the rotor. The possibility of balancing in the areas of discharge and suction is obvious.

В зонах переноса подобие распределений давления на обоих торцах ротора, обусловленное наличием указанных сквозных каналов в роторе или в шиберах, позволяет снизить влияние разброса изолирующих зазоров в рабочей камере и связанных с ними локальных давлений на разность встречных сил давления, действующих на оба торца ротора. Однако полное уравновешивание ротора не достигается в силу разной конфигурации торцов ротора. Следствием неполного уравновешивания ротора является переменная разница сил давления, действующих на противоположные торцы ротора, порождающая пропорциональные потери на трение в торцевых уплотнениях.In transfer zones, the similarity of pressure distributions at both ends of the rotor, due to the presence of the specified through channels in the rotor or in the gates, reduces the influence of the spread of insulating gaps in the working chamber and associated local pressures on the difference of counter pressure forces acting on both ends of the rotor. However, a complete equilibration of the rotor is not achieved due to the different configuration of the ends of the rotor. The consequence of incomplete balancing of the rotor is the variable difference in pressure forces acting on the opposite ends of the rotor, generating proportional friction losses in the mechanical seals.

Распределение давления с обратной стороны ротора в зонах переноса определяется характером прилегания поверхностей скользящего изолирующего контакта между изолирующими перемычками опорно-распределительного элемента и ротором. Поэтому изменение указанного характера прилегания за счет появления на уплотняющих поверхностях любых отклонений от плоской формы или царапин, например, вследствие износа, приводит к значительному нарушению указанного подобия распределения давления. Это, в свою очередь, даже при незначительном изменении суммарных утечек, приводит к значительному увеличению амплитуды указанной переменной разницы сил давления, увеличению трения и ускорению износа.The pressure distribution on the reverse side of the rotor in the transfer zones is determined by the nature of the fit of the surfaces of the sliding insulating contact between the insulating bridges of the support-distribution element and the rotor. Therefore, a change in the specified nature of fit due to the appearance on the sealing surfaces of any deviations from the flat shape or scratches, for example, due to wear, leads to a significant violation of the specified similarity of pressure distribution. This, in turn, even with a slight change in the total leaks, leads to a significant increase in the amplitude of the specified variable pressure difference forces, increased friction and accelerated wear.

Рассмотрим другие составляющие потерь на трение в торцевых уплотнениях.Consider the other components of friction losses in the face seals.

Во внутренней поверхности опорной корпусной крышки выполнен паз, в котором установлен с возможностью движения вдоль оси вращения ротора, как минимум, один уплотнительный элемент. Авторами указано, что таким элементом может быть опорно-распределительный элемент, называемый в патенте опорно-распределительным диском. Во внутренней поверхности рабочей корпусной крышки выполнены пазы, в которых установлены с возможностью движения вдоль оси вращения ротора два уплотнительных элемента.In the inner surface of the base case cover there is a groove in which at least one sealing element is mounted so that it can move along the rotor's axis of rotation. The authors indicated that such an element could be a distribution element, called in the patent distribution disk. In the inner surface of the working case cover there are grooves in which two sealing elements are installed with the possibility of movement along the axis of rotation of the rotor.

Указанные уплотнительные элементы реализованы в виде полых цилиндров, которые размещены в кольцевых пазах на внутренних поверхностях корпусных крышек с возможностью движения вдоль оси вращения ротора. Для обеспечения необходимого поджима подвижных уплотнительных элементов к поверхности ротора указанные элементы опираются на специально выполненные силовые камеры внутри корпуса, в которых создается повышенное давление. В описываемой машине роль этих силовых камер выполняют указанные кольцевые пазы. Для создания в таких кольцевых силовых камерах повышенного давления в указанных полых цилиндрах выполнены сквозные каналы, соединяющие силовую кольцевую камеру с зоной утечек в зазоре торцевого уплотнения. Величина повышенного давления в кольцевой силовой камере определяется формой, размерами и расположением указанных каналов.These sealing elements are implemented in the form of hollow cylinders, which are placed in annular grooves on the inner surfaces of the housing covers with the possibility of movement along the axis of rotation of the rotor. To ensure the necessary pressing of the movable sealing elements to the rotor surface, these elements are based on specially designed force chambers inside the case, in which increased pressure is created. In the described machine, the role of these power chambers perform the specified annular grooves. To create a pressure chamber in such annular chambers in said hollow cylinders, through channels are made that connect the force annular chamber with a leakage zone in the end seal. The magnitude of the increased pressure in the annular power chamber is determined by the shape, size and location of these channels.

Указанный подвижный уплотнительный элемент, установленный на корпусе в одном цилиндрическом пазе с одинаковым давлением во всем объеме подвержен значительному избыточному прижиму к ротору в зоне всасывания и, частично, в зонах переноса, что порождает избыточные потери на трение.The specified movable sealing element mounted on the housing in the same cylindrical groove with the same pressure in the whole volume is subject to considerable excessive clamping to the rotor in the suction zone and, partly, in the transfer zones, which generates excessive friction losses.

- 5 011921- 5 011921

В патенте ЕР 0269474 указано на возможность исполнения в корпусе нескольких изолированных друг от друга силовых камер. В этих камерах создается разное давление, поэтому подвижный уплотнительный элемент в виде носителя дорожки, опирающийся на эти камеры, может быть хорошо гидростатически уравновешен в зонах нагнетания и всасывания. В зонах же прямого и обратного переноса со стороны ротора на подвижный уплотнительный элемент действуют переменные силы, обусловленные двумя причинами. Во-первых, на краях зон переноса циклически меняются площади участков, сообщающихся с зонами нагнетания или всасывания. Во-вторых, в переносимых объемах рабочей жидкости в процессе их прямого или обратного переноса между зонами всасывания и нагнетания непрерывно меняется давление, а также непрерывно меняется их положение относительно корпуса. В результате в зонах переноса формируется сложное, непрерывно изменяющееся распределение давления, воздействующего со стороны ротора на подвижный уплотнительный элемент. Для создания симметричного, непрерывно изменяющегося, распределения давления между подвижным уплотнительным элементом и корпусом потребовалось бы разместить бесконечное количество изолированных друг от друга бесконечно малых силовых камер, каждая из которых сообщалась бы с соответствующей точкой в зоне переноса и была изолированной от соседней силовой камеры. Так как реально исполнимое число силовых камер в корпусе в зоне переноса ограничено, причем весьма малыми числами, полная компенсация переменных сил, действующих на подвижное уплотнение, не достигается. Это приводит к переменной силе прижима поверхностей скользящих изолирующих контактов ротора с указанными уплотнительными элементами корпуса.In the patent EP 0269474 indicated the possibility of execution in the case of several isolated from each other force chambers. Different pressure is created in these chambers, so a movable sealing element in the form of a track carrier, supported on these chambers, can be well hydrostatically balanced in the discharge and suction zones. In the zones of direct and reverse transfer from the rotor side, variable forces act on the moving sealing element due to two reasons. Firstly, at the edges of the transfer zones, the areas of the plots communicating with the discharge or suction zones cyclically vary. Secondly, in the transferred volumes of the working fluid in the process of their direct or reverse transfer between the suction and discharge zones, the pressure continuously changes, and their position relative to the body continuously changes. As a result, a complex, continuously changing pressure distribution acting on the side of the rotor on the movable sealing element is formed in the transfer zones. To create a symmetric, continuously changing pressure distribution between the movable sealing element and the housing, it would be necessary to place an infinite number of infinitely small power chambers isolated from each other, each of which would communicate with a corresponding point in the transfer zone and be isolated from the neighboring power chamber. Since the actually feasible number of force chambers in the housing in the transfer zone is limited, and with very small numbers, the full compensation of the variable forces acting on the movable seal is not achieved. This leads to a variable clamping force of the surfaces of the sliding insulating contacts of the rotor with the specified sealing elements of the housing.

Изменение характера прилегания поверхностей скользящего изолирующего контакта подвижного уплотнительного элемента с ротором за счет возникновения локальных дефектов на уплотняющих поверхностях, например, вследствие износа, приводит к увеличению разброса гидравлических сопротивлений, определяющих локальные давления в переносимых объемах. Это, в свою очередь, даже при малом изменении суммарных утечек, приводит к увеличению амплитуды указанной переменной силы прижима, увеличению трения и ускорению дальнейшего износа.The changing nature of the fit of the surfaces of the sliding insulating contact of the movable sealing element with the rotor due to the occurrence of local defects on the sealing surfaces, for example, due to wear, leads to an increase in the spread of hydraulic resistances determining the local pressures in the transferred volumes. This, in turn, even with a small change in the total leakage, leads to an increase in the amplitude of this variable clamping force, an increase in friction and an acceleration of further wear.

Амплитуда этой переменной составляющей, достигающая значительных величин, определяет уровень потерь на трение, присущих вышеописанным насосам с подвижным уплотнением, закрепленным на корпусе.The amplitude of this variable component, reaching significant values, determines the level of friction losses inherent in the above-described pumps with a movable seal fixed to the housing.

Таким образом, во всех рассмотренных выше решениях по гидростатическому уравновешиванию ротора и подвижного уплотнения полное уравновешивание ротора и подвижного уплотнения не достигается. При неидеальном характере прилегания поверхностей скользящих изолирующих контактов, например, при возникновении локальных дефектов уплотняющих поверхностей вследствие износа, возникают большие силы прижима в парах трения между уплотняющими элементами ротора и корпуса. Необходимость предусмотреть подобные большие силы прижима определяет относительно большую ширину скользящего изолирующего контакта уплотняющих поясков торцевых уплотнений между ротором и корпусом. Увеличение ширины торцевых уплотнений, в свою очередь, еще более увеличивает воздействие локальных дефектов уплотняющих поверхностей на дисбаланс сил давления.Thus, in all the above considered solutions for hydrostatic balancing of the rotor and the rolling seal, a complete balance between the rotor and the rolling seal is not achieved. When the non-ideal nature of the fit of the surfaces of the sliding insulating contacts, for example, when local defects of sealing surfaces occur due to wear, large clamping forces occur in friction pairs between the sealing elements of the rotor and the housing. The need to provide for such large clamping forces determines the relatively large width of the sliding insulating contact of the sealing belts of the mechanical seals between the rotor and the housing. Increasing the width of the mechanical seals, in turn, further increases the effect of local defects on the sealing surfaces on the imbalance of pressure forces.

Все описанные выше конструкции характеризуются повышенными диссипативными потерями, снижающими их КПД. Описанные средства для снижения трения путем гидравлического уравновешивания ротора и подвижного уплотнения не приводят к полному уравновешиванию и неустойчивы к изменению характера прилегания уплотняющих поверхностей скользящих изолирующих контактов вследствие возникновения на них локальных дефектов, а также к загрязнению рабочей жидкости. Даже несущественные с точки зрения влияния на объемный КПД изменения утечек могут вызывать значительное уменьшение механического и общего КПД.All designs described above are characterized by increased dissipative losses, which reduce their efficiency. The described means for reducing friction by hydraulic balancing of the rotor and the movable seal do not lead to complete balancing and are unstable to changes in the nature of the sealing surfaces of sliding insulating contacts due to the occurrence of local defects on them, as well as to contamination of the working fluid. Even insignificant changes in leakage from the point of view of influence on the volumetric efficiency can cause a significant decrease in the mechanical and overall efficiency.

Сущность изобретенияSummary of Invention

Задачей настоящего изобретения является повышение КПД и надёжности роторных машин с шиберами в пазе путем создания средств гидростатического уравновешивания ротора и подвижного уплотнения, устойчивых к износу элементов машины и загрязнению рабочей жидкости, а также совместимых со средствами преодоления кавитации в шиберных камерах.The present invention is to increase the efficiency and reliability of rotary machines with gates in the groove by creating means of hydrostatic balancing of the rotor and rolling seals that are resistant to wear of machine elements and contamination of the working fluid, as well as compatible with the means of overcoming cavitation in the slide chambers.

Для решения поставленной задачи роторная шиберная машина, включающая корпус с входным и выходным портами, опорной крышкой корпуса и рабочей крышкой корпуса, на которой выполнены ограничитель прямого переноса и ограничитель обратного переноса; ротор, включающий рабочую часть ротора, в которой выполнены шиберные камеры, и на рабочей торцевой поверхности которой выполнен кольцевой паз, соединяющийся с шиберными камерами, в которых расположены шиберы, кинематически связанные с установленным на корпусе механизмом привода шиберов; причём рабочая крышка корпуса, находящаяся в скользящем изолирующем контакте с рабочей торцевой поверхностью рабочей части ротора формирует в кольцевом пазе рабочую камеру, которая разделена ограничителем обратного переноса, находящимся в скользящем изолирующем контакте с роторными средствами изоляции обратного переноса, и ограничителем прямого переноса, находящимся в скользящем изолирующем контакте с шиберами, на полость всасывания рабочей камеры, гидравлически связанную с входным портом, и полость нагнетания рабочей камеры, гидравлически связанную с выходным портом, а ограничитель прямого переноса и механизм привода шиберов выполнены с возможностью отделения шиберами по меньшей мере одной междушиберной полости рабочей камеры от полостей всасывания и нагнетания, выполненаTo solve this problem, a rotary vane machine, including a housing with inlet and outlet ports, a supporting housing cover and a working housing cover, on which a direct transfer limiter and a reverse transfer limiter are made; the rotor, which includes the working part of the rotor, in which the slide chambers are made, and on the working end surface of which there is an annular groove connected to the slide chambers, in which the gates are located, which are kinematically connected with the slide drive mechanism installed on the housing; the working cover of the housing, which is in sliding insulating contact with the working end surface of the working part of the rotor, forms in the annular groove a working chamber, which is separated by a reverse transfer limiter, which is in sliding insulating contact with rotor means of reverse transfer isolation, and a direct transfer limiter, which is in the sliding isolating contact with gates, to the suction cavity of the working chamber, hydraulically connected to the inlet port, and the discharge cavity of the working chamber, hydr vlicheski associated with the output port, and the forward transfer limiter and vanes drive mechanism are made to be separated by vanes at least one mezhdushibernoy cavity of the working chamber from pumping and suction cavities is formed

- 6 011921 таким образом, что ротор включает опорную часть ротора, которая находится в скользящем изолирующем контакте с опорной крышкой корпуса и кинематически связана с рабочей частью ротора совокупностью роторных элементов, включающих силовые камеры изменяемой длины, так, чтобы вращаться синхронно с рабочей частью ротора с возможностью совершать относительно неё осевые перемещения и наклоны, по меньшей мере, достаточные для обеспечения скользящего изолирующего контакта обеих указанных частей ротора с соответствующими крышками корпуса, причём изменение длины указанных силовых камер приводит к указанным взаимным движениям рабочей и опорной частей ротора, а между опорной крышкой корпуса и опорной частью ротора выполнены опорные полости, снабжённые средствами изоляции, причём каждая из указанных полостей рабочей камеры гидравлически сообщается по меньшей мере с одной силовой камерой изменяемой длины и по меньшей мере с одной опорной полостью через средства выравнивания локальных давлений.- 6 011921 in such a way that the rotor includes the rotor support part, which is in sliding insulating contact with the body support cover and is kinematically connected with the working part of the rotor by a set of rotor elements including power chambers of variable length, so as to rotate synchronously with the working part of the rotor with the opportunity to make relative axial movements and tilts, at least sufficient to provide a sliding insulating contact of both these parts of the rotor with the corresponding housing covers and the change in the length of these power chambers leads to the specified mutual movements of the working and supporting parts of the rotor, and between the support cover of the housing and the supporting part of the rotor there are support cavities equipped with isolation means, each of these cavities of the working chamber is hydraulically communicated with at least one a chamber of variable length and at least one supporting cavity through means of equalizing local pressures.

В предлагаемом изобретении предусмотрено большое количество вариантов исполнения роторной шиберной машины, пригодной к использованию в качестве насоса или гидромотора, как реверсивных, так и с постоянным направлением вращения, а также в качестве насосно-моторного звена гидромеханической трансмиссии. В одних вариантах исполнения изобретения корпус закреплен на шасси агрегата, а ротор вращается относительно корпуса и шасси агрегата. В других вариантах реализации настоящего изобретения ротор может быть закреплен на шасси агрегата, а корпус вращаться относительно него. Возможно также такое исполнение, при котором и ротор и корпус вращаются относительно шасси агрегата, например, если роторная машина является звеном гидромеханической трансмиссии. В дальнейшем мы будем рассматривать относительное вращение ротора и корпуса независимо от способа установки роторной машины в агрегате. В любом случае ротором будет называться узел, в торцевом элементе которого выполнен кольцевой паз, и в котором размещены шиберы, совершающие циклические движения относительно ротора при каждом обороте ротора, изменяя степень своего выдвижения в кольцевой паз. Корпусом будет называться узел, по отношению к которому расположение входного и выходного порта не меняется при взаимном вращении ротора и корпуса.In the present invention provides a large number of variants of the rotary vane machine, suitable for use as a pump or hydraulic motor, both reversible and with a constant direction of rotation, as well as a pump-motor unit of hydromechanical transmission. In some versions of the invention, the housing is mounted on the chassis of the unit, and the rotor rotates relative to the housing and the chassis of the unit. In other embodiments of the present invention, the rotor can be mounted on the chassis of the unit, and the housing rotates relative to it. It is also possible such an implementation in which both the rotor and the housing rotate relative to the chassis of the unit, for example, if the rotor machine is part of a hydromechanical transmission. In the future, we will consider the relative rotation of the rotor and housing, regardless of the method of installation of the rotor machine in the unit. In any case, the rotor will be called the node, in the end element of which an annular groove is made, and in which gates are placed, making cyclic movements relative to the rotor with each rotation of the rotor, changing the degree of its extension into the annular groove. The body will be called a node, with respect to which the location of the input and output port does not change during the mutual rotation of the rotor and the body.

Изобретение предполагает два основных типа исполнения роторных шиберных машин: с силовым замыканием на корпус и с силовым замыканием на ротор.The invention involves two main types of execution of rotary vane machines: with a force closure to the housing and with a force closure to the rotor.

В исполнениях с силовым замыканием на ротор корпус включает гидростатические средства предотвращения деформаций изолирующих поверхностей крышек корпуса, выполненные в виде операционного узла корпуса, объединяющего рабочую и опорную крышки корпуса и расположенного между рабочей и опорной частями ротора. Растягивающие силы давления жидкости в таких машинах приложены к ротору. Рабочая и опорная части ротора могут быть связаны непосредственно силовыми камерами изменяемой длины. В предпочтительном исполнении ротор включает связующий элемент ротора, причём по меньшей мере одна из указанных частей ротора выполнена с возможностью осевых перемещений и наклонов относительно указанного связующего элемента, а силовые камеры изменяемой длины расположены между указанной частью ротора и указанным связующим элементом и кинематически связывают указанную часть ротора с указанным связующим элементом.In versions with a power closure to the rotor, the housing includes hydrostatic means of preventing deformation of the insulating surfaces of the housing covers, made in the form of an operational housing unit that combines the working and supporting housing covers and located between the working and supporting parts of the rotor. The tensile forces of fluid pressure in such machines are applied to the rotor. The working and supporting parts of the rotor can be connected directly by force chambers of variable length. In a preferred embodiment, the rotor includes a connecting element of the rotor, with at least one of said parts of the rotor being axially displaced and inclined relative to the specified connecting element, and power chambers of variable length are located between the specified part of the rotor and the specified connecting element and kinematically connect the specified part of the rotor with the specified connecting element.

В исполнениях с силовым замыканием на корпус ротор заключен между рабочей и опорной торцевыми крышками корпуса, связанными связующим элементом корпуса, а растягивающие силы давления жидкости в таких машинах приложены к корпусу. Для работы с большими давлениями изобретение предусматривает, что корпус включает гидростатические средства предотвращения деформаций изолирующих поверхностей крышек корпуса, которые включают: находящийся в скользящем изолирующем контакте с соответствующей частью ротора функциональный элемент по меньшей мере одной из крышек корпуса, силовой элемент указанной крышки корпуса и по меньшей мере одну антидеформационную камеру, расположенную между функциональным и силовым элементами, гидравлически связанную с рабочей камерой, и выполненную так, что силы давления рабочей жидкости, действующие на функциональный элемент указанной крышки корпуса со стороны антидеформационной камеры и со стороны ротора существенно уравнивали друг друга.In versions with a force closure on the case, the rotor is enclosed between the working and supporting end covers of the case connected by a connecting element of the case, and the tensile forces of fluid pressure in such machines are applied to the case. For high pressures, the invention provides that the housing includes hydrostatic means for preventing deformations of the insulating surfaces of the housing covers, which include: a functional element in at least one of the housing covers, in a sliding insulating contact with the corresponding rotor part, a power element of said housing cover and at least least one anti-deformation chamber located between the functional and power elements, hydraulically connected with the working chamber, and nnuyu so that working fluid pressure forces on the functional element of said cover body by the antideformation chambers on the rotor side and substantially equalized to each other.

Изобретение предусматривает два типа исполнения средств выравнивания локальных давлений. В первом средства выравнивания локальных давлений сформированы совокупностью гидравлических трактов в роторе, обеспечивающих соединение указанных полостей, например, каналов в опорной части ротора, соединяющих силовые камеры изменяемой длины и опорные полости, а также шиберных камер и каналов в шиберах, соединяющих силовые камеры изменяемой длины и указанные полости рабочей камеры. В исполнениях второго типа средства выравнивания локальных давлений сформированы совокупностью гидравлических трактов в роторе и совокупностью гидравлических трактов в корпусе, причём каждый из указанных трактов в роторе сообщается по меньшей мере с одним из указанных трактов в корпусе при любом угле поворота ротора, обеспечивая указанное соединение указанных полостей. Такая совокупность гидравлических трактов в корпусе включает, например, каналы в корпусе, соединяющие опорные полости с кольцевым пазом в рабочей части ротора.The invention provides for two types of execution of local pressure equalization devices. In the first, local pressure equalization means are formed by a set of hydraulic paths in the rotor, which connect these cavities, for example, channels in the rotor support section, connecting power chambers of variable length and support cavities, as well as slide chambers and channels in the gates, connecting power chambers of variable length and these cavities of the working chamber. In versions of the second type, local pressure equalization devices are formed by a set of hydraulic paths in the rotor and a set of hydraulic paths in the housing, each of said paths in the rotor communicating with at least one of said paths in the housing at any angle of rotation of the rotor, providing said connection of said cavities . Such a set of hydraulic paths in the housing includes, for example, channels in the housing connecting the reference cavities with the annular groove in the working part of the rotor.

Для повышения надежности роторной шиберной машины гидравлическое сопротивление каждого из указанных трактов выбрано таким, чтобы падение давления в нём было существенно меньше номинального рабочего давления машины при утечках через указанный тракт существенно меньших, чемTo improve the reliability of the rotary vane machine, the hydraulic resistance of each of the indicated paths is chosen so that the pressure drop in it is significantly less than the nominal working pressure of the machine with leakages through the specified path significantly lower than

- 7 011921 максимально допустимые утечки из рабочей камеры, преимущественно указанное падение давления менее 1% от номинального рабочего давления.- 7 011921 maximum permissible leakage from the working chamber, mainly indicated pressure drop less than 1% of the nominal working pressure.

Указанные силовые камеры изменяемой длины могут исполняться различными способами, например с применением сильфонов или эластичных боковых стенок. В предпочтительном исполнении силовые камеры изменяемой длины сформированы вмещающими элементами и вложенными элементам, выполненными с возможностью взаимных движений, причём внешние стенки вложенных элементов находятся в скользящем изолирующем контакте с внутренними стенками вмещающих элементов, обеспечивая уплотнение силовых камер изменяемой длины при указанных взаимных осевых перемещениях и наклонах указанных частей ротора.These power chambers of variable length can be performed in various ways, for example using bellows or elastic side walls. In the preferred design, the force chambers of variable length are formed by the enclosing elements and nested elements made with the possibility of mutual movements, the outer walls of the nested elements being in sliding insulating contact with the internal walls of the enclosing elements, ensuring the seal of the force chambers of variable length with the specified mutual axial displacements and inclinations of the said parts of the rotor.

Формы, размеры и расположения опорных полостей и средств изоляции выбраны таким образом, что силы давления рабочей жидкости, отжимающие рабочую часть ротора от рабочей крышки корпуса, существенно равны и противоположны по направлению силам давления рабочей жидкости, отжимающим опорную часть ротора от опорной крышки корпуса. Формы, размеры и расположение силовых камер изменяемой длины выбраны так, чтобы при любом угле поворота ротора превышение сил давления рабочей жидкости, замкнутой в силовых камерах изменяемой длины, действующих на указанные части ротора, над силами давления рабочей жидкости, отжимающими указанные части ротора от соответствующих крышек корпуса было, по меньшей мере, достаточным для обеспечения поджима, необходимого для изоляции.The shapes, sizes and locations of the support cavities and the insulation means are chosen in such a way that the pressure forces of the working fluid, pressing the working part of the rotor from the working cover of the housing, are substantially equal and opposite in direction to the forces of the pressure of the working liquid, pressing the supporting part of the rotor from the support cover of the housing. The shapes, dimensions and location of the power chambers of variable length are chosen so that at any angle of rotation of the rotor, the forces of pressure of the working fluid closed in the force chambers of variable length acting on the indicated parts of the rotor exceed the forces of pressure of the working fluid pressing the said parts of the rotor the enclosure was at least sufficient to provide the pressure needed for insulation.

Указанный гидростатический поджим частей ротора к крышкам коропуса обеспечивает изоляцию при наличии давления нагнетания. Для обеспечения изоляции также и в отстутствие давления нагнетания указанная совокупность роторных элементов включает упругие элементы, например, в виде пружин в силовых камерах изменяемой длины, обеспечивающие необходимый для изоляции поджим указанных частей ротора к соответствующим крышкам корпуса при отсутствии давления, причём формы, размеры и расположение силовых камер изменяемой длины выбраны так, чтобы при любом угле поворота ротора превышение суммы сил упругости упругих элементов и сил давления рабочей жидкости, замкнутой в силовых камерах изменяемой длины, действующих на указанные части ротора, над суммой сил давления рабочей жидкости, отжимающих указанные части ротора от соответствующих крышек корпуса, и сил трения в указанной совокупности роторных элементов было, по меньшей мере, достаточным для обеспечения поджима, необходимого для изоляции.The specified hydrostatic pressing of the rotor parts to the covers of the coropus provides insulation in the presence of discharge pressure. To ensure isolation, also in the absence of a discharge pressure, this set of rotor elements includes elastic elements, for example, in the form of springs in power chambers of variable length, providing the necessary for isolation, pressing these rotor parts to the corresponding housing covers in the absence of pressure, and the shape, size and location power chambers of variable length are chosen so that at any angle of rotation of the rotor the excess of the sum of the elastic forces of the elastic elements and the forces of pressure of the working fluid closed in sludge chambers of variable length acting on the said parts of the rotor over the sum of working fluid pressure forces urging said part of the rotor from respective housing covers, and friction forces in said plurality of rotary elements is at least sufficient to provide the biasing necessary for insulation.

Силовые камеры изменяемой длины выполнены таким образом, что при любом угле поворота ротора силы давления рабочей жидкости, заключенной в силовых камерах изменяемой длины, существенно уравновешивают указанные силы давления рабочей жидкости, отжимающие, то есть отталкивающие, указанные части ротора от соответствующих крышек корпуса, обеспечивая лишь небольшой, необходимый для изоляции, поджим. В предпочтительном исполнении указанный поджим обеспечивается тем, что формы и размеры силовых камер изменяемой длины выбраны так, чтобы превышение суммы поперечного сечения всех силовых камер изменяемой длины над площадью проекции кольцевого паза на плоскость, перпендикулярную оси вращения рабочей части ротора, было не менее 50% от площади скользящего изолирующего контакта рабочей части ротора с рабочей крышкой корпуса.The power chambers of variable length are designed in such a way that at any angle of rotation of the rotor, the pressure forces of the working fluid enclosed in the force chambers of variable length substantially balance the indicated pressure forces of the working fluid, pressing, i.e. repulsive, said parts of the rotor from the respective housing covers, providing only small, necessary for isolation, pressing. In the preferred embodiment, said pressing is ensured by the fact that the shapes and dimensions of the force chambers of variable length are chosen so that the excess of the sum of the cross section of all power chambers of variable length above the projected area of the annular groove on a plane perpendicular to the axis of rotation of the working part of the rotor is at least 50% of the area of the sliding insulating contact of the working part of the rotor with the working cover of the housing.

В предпочтительном исполнении опорные полости расположены напротив кольцевого паза, а средства изоляции опорных полостей включают периферийные торцевые уплотнения и изолирующие перемычки между опорными полостями, причём сумма площадей опорных полостей и изолирующих перемычек равна площади дна кольцевого паза, а площади скользящего изолирующего контакта периферийных торцевых уплотнений с изолирующими поверхностями опорной крышки корпуса равны соответствующим площадям скользящих изолирующих контактов рабочей части ротора с рабочей крышкой корпуса.In the preferred embodiment, the supporting cavities are located opposite the annular groove, and the means for insulating the supporting cavities include peripheral end seals and insulating bridges between the supporting cavities, the sum of the areas of the supporting cavities and insulating bridges being equal to the bottom of the annular groove, and the area of the insulating sliding contact of the peripheral end seals with insulating surfaces of the housing cover are equal to the corresponding areas of the sliding insulating contacts of the working part of the rotor with the working her case cover.

Изобретение предусматривает два типа исполнений роторных средств изоляции обратного переноса. В исполнениях первого типа указанные средства включают шиберы, находящиеся в скользящем изолирующем контакте с поверхностью ограничителя обратного переноса. В исполнениях второго типа роторные средства изоляции обратного переноса включают части поверхности дна кольцевого паза между шиберами. Для улучшения вышеуказанного уравнивания сил, отжимающих рабочую и опорную части ротора от соответствующих крышек корпуса, на этих частях дна выполнены донные разгрузочные полости и донные уплотнительные выступы. Донные разгрузочные полости отделяются по меньшей мере от одной из двух соседних шиберных камер донными уплотнительными выступами, находящимися в скользящем изолирующем контакте с ограничителем обратного переноса. При этом изолирующие перемычки между опорными полостями расположены напротив донных уплотнительных выступов, а площади скользящих поверхностей изолирующих перемычек равны площадям скользящих поверхностей донных уплотняющих выступов.The invention provides two types of versions of the rotary means of isolation of the reverse transfer. In versions of the first type, these means include gates, which are in sliding insulating contact with the surface of the backward transfer limiter. In versions of the second type, the rotor means for isolating the reverse transfer include parts of the bottom surface of the annular groove between the gates. To improve the above equalization of forces, squeezing the working and supporting parts of the rotor from the respective hull covers, bottom discharge cavities and bottom sealing projections are made on these parts of the bottom. Bottom discharge cavities are separated from at least one of the two adjacent slide chambers by bottom sealing lugs that are in sliding insulating contact with a reverse transfer limiter. In this case, the insulating bridges between the support cavities are located opposite the bottom sealing protrusions, and the areas of the sliding surfaces of the insulating bridges are equal to the areas of the sliding surfaces of the bottom sealing protrusions.

Для снижения склонности к кавитации роторных шиберных машин с силовым замыканием на корпус изобретение предусматривает исполнение, в котором опорные полости выполнены в опорной части ротора, а средства выравнивания локальных давлений включают каналы в опорной части ротора, соединяющие опорные полости с силовыми камерами изменяемой длины, соединённые с шиберными камерами, причём опорная крышка корпуса содержит по меньшей мере одну распределительную полость всаTo reduce the tendency to cavitation of rotor vane machines with force closure to the housing, the invention provides a design in which support cavities are made in the rotor support part, and means for equalizing local pressures include channels in the rotor support section connecting the reference cavities with variable-length power chambers connected to slide chambers, with the supporting housing cover containing at least one distribution cavity vsa

- 8 011921 сывания, гидравлически связанную с входным портом и расположенную напротив полости всасывания рабочей камеры так, чтобы сообщаться с опорными полостями опорной части ротора. Для уменьшения гидравлических потерь при нагнетании опорная крышка корпуса содержит по меньшей мере одну распределительную полость нагнетания, гидравлически связанную с выходным портом и расположенную напротив полости нагнетания рабочей камеры так, чтобы сообщаться с опорными полостями опорной части ротора.- 8 011921, which is hydraulically connected with the inlet port and located opposite to the suction cavity of the working chamber so as to communicate with the supporting cavities of the supporting part of the rotor. To reduce the hydraulic losses during the discharge, the support cover of the housing contains at least one distribution cavity for injection hydraulically connected to the output port and opposite the discharge cavity of the working chamber so as to communicate with the supporting cavities of the rotor support part.

Изобретение предусматривает исполнения с более чем одной рабочей камерой. В исполнении с дополнительной рабочей камерой, формируемой опорной крышкой корпуса в пазе в опорной части ротора, поверхность опорной крышки корпуса, находящаяся в скользящем контакте с опорной частью ротора, содержит ограничители прямого и обратного переноса опорной крышки корпуса, расположенные напротив ограничителей прямого и обратного переноса рабочей крышки корпуса, а торец опорной части ротора, находящийся в скользящем контакте с опорной крышкой корпуса содержит кольцевой паз, соединяющийся с шиберными камерами опорной части ротора. При этом средства изоляции опорных полостей включают шиберы, расположенные в шиберных камерах и кинематически связанные с механизмом привода шиберов так, чтобы шиберы находились в скользящем изолирующем контакте с указанным ограничителем прямого переноса опорной крышки корпуса. Кроме того, средства изоляции опорных полостей либо включают части поверхности дна кольцевого паза опорной части ротора, находящиеся в скользящем изолирующем контакте с указанным ограничителем обратного переноса опорной крышки корпуса, либо включают шиберы, расположенные в шиберных камерах опорной части ротора и кинематически связанные с механизмом привода шиберов так, чтобы указанные шиберы были в скользящем контакте с указанным ограничителем обратного переноса опорной крышки корпуса.The invention provides for execution with more than one working chamber. In the version with an additional working chamber formed by the housing support lid in the groove in the rotor bearing, the surface of the housing supporting cover, which is in sliding contact with the rotor bearing, contains limiters for the forward and reverse transfer of the housing support, opposite the limiters for forward and reverse transfer the cover of the housing, and the end of the supporting part of the rotor, which is in sliding contact with the supporting cover of the housing, contains an annular groove, which is connected to the sliding chambers of the supporting part p torus. In this case, the means for isolating the support cavities include gate valves located in the slide gate chambers and kinematically connected with the gate drive mechanism so that the slide gates are in sliding insulating contact with the indicated limiter of direct transfer of the body support cover. In addition, the means for isolating the support cavities either include parts of the bottom surface of the annular groove of the rotor support that are in sliding insulating contact with the specified backward transfer limiter of the housing support cover, or include gate valves located in the slide chambers of the rotor support part and kinematically associated with the drive mechanism of the slide valves so that the said gates are in sliding contact with the indicated limiter for the reverse transfer of the body support cover.

Перечень чертежейList of drawings

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на которых представлены фиг. 1 - роторная шиберная машина с адаптивным ротором и силовым замыканием на корпус - вырез четверти ротора - вид со стороны рабочей части ротора (рабочая крышка корпуса, механизм привода шиберов и связующий элемент корпуса не показаны);The essence of the invention is illustrated by drawings, in which FIG. 1 - rotor vane machine with adaptive rotor and force closure to the housing - cutout of the quarter of the rotor - view from the side of the working part of the rotor (the working cover of the housing, the drive mechanism for the gates and the connecting element of the housing are not shown);

фиг. 2 - роторная шиберная машина с адаптивным ротором и силовым замыканием на корпус - вырез четверти ротора - вид со стороны опорной части ротора (опорная крышка корпуса, механизм привода шиберов и связующий элемент корпуса не показаны);FIG. 2 - rotor vane machine with an adaptive rotor and force closure to the housing - cut-out of a quarter of the rotor - view from the side of the rotor bearing part (the supporting cover of the housing, the drive mechanism for the gates and the connecting element of the housing are not shown);

фиг. 3 - роторная шиберная машина с адаптивным ротором и силовым замыканием на корпус, крышки которого соединены посредством связующего элемента, расположенного снаружи ротора (корпус в форме полого цилиндра) - осевое сечение плоскостью, проходящей через ограничители прямого и обратного переноса;FIG. 3 - rotor vane machine with an adaptive rotor and force closure to the case, the lids of which are connected by means of a connecting element located outside the rotor (case in the form of a hollow cylinder) - axial section through a plane passing through the forward and reverse transfer stops;

фиг. 4 - роторная шиберная машина с адаптивным ротором и силовым замыканием на корпус, крышки которого соединены посредством связующего элемента, расположенного снаружи ротора (корпус в форме полого цилиндра) - осевое сечение плоскостью, проходящей через входной и выходной порты;FIG. 4 - rotary vane machine with an adaptive rotor and force closure to the case, the lids of which are connected by means of a connecting element located outside the rotor (case in the form of a hollow cylinder) - axial section through a plane passing through the input and output ports;

фиг. 5 - роторная шиберная машина с адаптивным ротором и силовым замыканием на корпус, крышки которого соединены посредством связующего элемента, расположенного внутри ротора (корпус в форме «катушки») - осевое сечение плоскостью, проходящей через входной и выходной порты;FIG. 5 - rotary vane machine with an adaptive rotor and force closure to the case, the covers of which are connected by means of a connecting element located inside the rotor (case in the form of "coil") - axial section through a plane passing through the input and output ports;

фиг. 6 - роторная шиберная машина с адаптивным ротором, силовым замыканием на ротор и опорной частью ротора, объединенной со связующим элементом ротора, выполненным в форме «катушки» осевое сечение плоскостью, проходящей через входной и выходной порты;FIG. 6 - rotor vane machine with an adaptive rotor, force closure to the rotor and the supporting part of the rotor, combined with the connecting element of the rotor, made in the form of a "coil" axial section through a plane passing through the input and output ports;

фиг. 7 - роторная шиберная машина с адаптивным ротором, силовым замыканием на ротор, рабочей частью ротора, объединенной со связующим элементом ротора, выполненным в форме «катушки», с двумя рабочими камерами в обеих частях ротора и двумя комплектами шиберов - осевое сечение плоскостью, проходящей через ограничители прямого и обратного переноса;FIG. 7 - rotor vane machine with an adaptive rotor, force closure to the rotor, the working part of the rotor, combined with the connecting element of the rotor, made in the form of "coil", with two working chambers in both parts of the rotor and two sets of gates - axial section through a plane passing through forward and reverse transfer limiters;

фиг. 8 - роторная шиберная машина с адаптивным ротором, силовым замыканием на ротор и со связующим элементом ротора, выполненным в форме «катушки» - осевое сечение плоскостью, проходящей через ограничители прямого и обратного переноса;FIG. 8 - rotor vane machine with an adaptive rotor, force closure to the rotor and with the connecting element of the rotor, made in the form of a "coil" - axial section through a plane passing through the forward and reverse transfer stops;

фиг. 9 - роторная шиберная машина с адаптивным ротором, силовым замыканием на ротор и со связующим элементом ротора, выполненным в форме «катушки» - осевое сечение плоскостью, проходящей через входной и выходной порты;FIG. 9 - rotary vane machine with an adaptive rotor, force closure to the rotor and with the connecting element of the rotor, made in the form of "coil" - axial section of the plane passing through the input and output ports;

фиг. 10 - роторная шиберная машина с адаптивным ротором, силовым замыканием на ротор, поворотным характером движения шиберов и рабочей частью ротора, объединенной со связующим элементом ротора, выполненным в форме «катушки» - осевое сечение плоскостью, проходящей через ограничители прямого и обратного переноса и сечение плоскостью, перпендикулярной оси вращения ротора и проходящей через кольцевой паз;FIG. 10 - rotor vane machine with adaptive rotor, force closure to the rotor, rotary nature of the movement of the gates and the working part of the rotor, combined with the connecting element of the rotor, made in the form of "coil" - axial section through the plane passing through the limiters of the forward and reverse transfer and section plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor and passing through the annular groove;

фиг. 11 - роторная шиберная машина с адаптивным ротором, силовым замыканием на ротор и рабочей частью ротора, объединенной со связующим элементом ротора, выполненным в форме полого цилиндра - осевое сечение плоскостью, проходящей через входной и выходной порты;FIG. 11 - rotor vane machine with an adaptive rotor, force closure to the rotor and the working part of the rotor, combined with the connecting element of the rotor, made in the form of a hollow cylinder - axial section through a plane passing through the input and output ports;

фиг. 12 - роторная шиберная машина с адаптивным ротором, силовым замыканием на ротор безFIG. 12 - rotary vane machine with an adaptive rotor, power closure to the rotor without

- 9 011921 связующего элемента ротора и соединением рабочей и опорной частей ротора силовыми камерами изменяемой длины, работающими на притяжение частей ротора друг к другу - осевое сечение плоскостью, проходящей через входной и выходной порты;- 9 011921 connecting element of the rotor and connecting the working and supporting parts of the rotor with force chambers of variable length, working on the attraction of the rotor parts to each other - axial section through a plane passing through the input and output ports;

фиг. 13 - роторная шиберная машина с адаптивным ротором и силовым замыканием на корпус, радиальным движением шиберов и силовыми камерами изменяемой длины, сообщающимися непосредственно с кольцевым пазом и непосредственно с опорными полостями - фрагмент осевого сечения плоскостью, проходящей через входной и выходной порты; сечение плоскостью, перпендикулярной оси вращения ротора и проходящей через кольцевой паз; осевое сечение плоскостью, проходящей через ограничители прямого и обратного переноса; фрагменты опорной и рабочей частей ротора;FIG. 13 - rotary vane machine with an adaptive rotor and force closure to the body, radial movement of the gates and force chambers of variable length, communicating directly with the annular groove and directly with the supporting cavities - a fragment of the axial section through the plane passing through the input and output ports; section by a plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor and passing through the annular groove; axial section of the plane passing through the forward and reverse transfer stops; fragments of the supporting and working parts of the rotor;

фиг. 14 - вариант исполнения силовой камеры изменяемой длины: одна силовая полость и один вложенный элемент в виде поршня со сферическим торцом;FIG. 14 is an embodiment of a force chamber of variable length: one force cavity and one nested element in the form of a piston with a spherical end;

фиг. 15 - вариант исполнения силовой камеры изменяемой длины: один силовой выступ и один вмещающий элемент в виде цилиндра со сферическим торцом и сквозным каналом, опирающийся на опорную часть ротора, содержащую опорную полость и сквозной канал;FIG. 15 - version of the power chamber of variable length: one power ledge and one containing element in the form of a cylinder with a spherical end and a through channel, resting on the supporting part of the rotor, containing a supporting cavity and a through channel;

фиг. 16 - вариант исполнения силовой камеры изменяемой длины: две силовые полости и один трубчатый соединитель;FIG. 16 is an embodiment of a power chamber of variable length: two force cavities and one tubular connector;

фиг. 17 - вариант исполнения силовой камеры изменяемой длины: два силовых выступа и один трубчатый соединитель;FIG. 17 is an embodiment of a power chamber of variable length: two power lugs and one tubular connector;

фиг. 18 - вариант исполнения силовой камеры изменяемой длины: вмещающий элемент в опорной части ротора, силовой выступ в рабочей части ротора и соединитель, состоящий из вмещающего элемента и вложенного элемента;FIG. 18 is an embodiment of a power chamber of variable length: a housing element in the supporting part of the rotor, a power ledge in the working part of the rotor, and a connector consisting of the containing element and the inserted element;

фиг. 19 - вариант исполнения силовой камеры изменяемой длины, работающей на притяжение частей ротора друг к другу;FIG. 19 - version of the power chamber of variable length, working on the attraction of the rotor parts to each other;

фиг. 20 - вариант исполнения силовой камеры изменяемой длины: один вмещающий элемент выполнен в рабочей части ротора, второй вмещающий элемент, содержащий опорную полость и сквозной канал, плоско скользит по опорной части ротора, соединитель в виде цилиндра со сферическим торцом и сквозным каналом, опирается на второй вмещающий элемент;FIG. 20 - version of a power chamber of variable length: one accommodating element is made in the working part of the rotor, the second enclosing element containing the supporting cavity and the through channel slides flat along the supporting part of the rotor, the connector in the form of a cylinder with a spherical end and the through channel is supported on the second enclosing element;

фиг. 21 - зона прямого переноса - фрагмент круговой развертки кольцевого паза;FIG. 21 - direct transfer zone - a fragment of the circular sweep of the annular groove;

фиг. 22 - зона обратного переноса - фрагмент круговой развертки кольцевого паза;FIG. 22 - reverse transfer zone - a fragment of the circular sweep of the annular groove;

фиг. 23 - вариант исполнения средств выравнивания локальных давлений: кольцевой паз - канал в рабочей части ротора - шиберная камера - канал в силовой камере - канал в опорной части ротора - опорная полость;FIG. 23 - version of the means of local pressure equalization: annular groove - channel in the working part of the rotor - sliding chamber - channel in the power chamber - channel in the supporting part of the rotor - supporting cavity;

фиг. 24 - вариант исполнения средств выравнивания локальных давлений: кольцевой паз - канал в шибере - шиберная камера - канал в силовой камере - канал в опорной части ротора - опорная полость;FIG. 24 - version of the means of local pressure equalization: an annular groove - a channel in a gate - a gate chamber - a channel in the power chamber - a channel in the supporting part of the rotor - a supporting cavity;

фиг. 25 - вариант исполнения средств выравнивания локальных давлений: силовая камера - шиберная камера - канал в шибере - кольцевой паз - канал в операционном узле корпуса - опорная полость в операционном узле корпуса;FIG. 25 - version of the means of local pressure equalization: power chamber - gate chamber - channel in gate - ring groove - channel in the operating unit of the case - supporting cavity in the operating unit of the case;

фиг. 26 - вариант исполнения средств выравнивания локальных давлений: шиберная камера - канал в шибере - кольцевой паз - канал в операционном узле корпуса - опорная полость в опорной части ротора канал в опорной части ротора - силовая камера изменяемой длины;FIG. 26 - version of the means of local pressure equalization: sliding chamber - channel in the gate - annular groove - channel in the operating unit of the case - supporting cavity in the supporting part of the rotor channel in the supporting part of the rotor - power chamber of variable length;

фиг. 27 - фрагмент средств выравнивания локальных давлений: опорные полости в виде поперечных щелей в корпусе, сообщающихся с каналами в виде продольных дуговых щелей в опорной части ротора;FIG. 27 — fragment of local pressure equalization means: bearing cavities in the form of transverse slots in the housing, communicating with the channels in the form of longitudinal arc slots in the supporting part of the rotor;

фиг. 28 - вариант исполнения средств выравнивания локальных давлений: силовая камера изменяемой длины - кольцевой паз - канал в операционном узле - опорная полость в операционном узле корпуса;FIG. 28 is a version of the means of equalizing local pressures: a force chamber of variable length — an annular groove — a channel in the operating unit — a supporting cavity in the operating unit of the body;

фиг. 29 - вариант исполнения гидроподжима шиберов: шиберная камера, соединяемая с обеими соседними междушиберными полостями посредством каналов с клапанами;FIG. 29 — version of hydropogging of the gates: a sliding chamber connected to both adjacent inter-cavity cavities by means of channels with valves;

фиг. 30 - вариант исполнения донных разгрузочных полостей и донных уплотняющих выступов: донная полость, отделяемая двумя донными выступами от обеих соседних шиберных камер и сообщающаяся каналом с силовой камерой изменяемой длины - фрагмент круговой развертки кольцевого паза;FIG. 30 is a variant of the bottom discharge cavities and bottom sealing protrusions: the bottom cavity separated by two bottom projections from both adjacent slide chambers and connected by a channel with a force chamber of variable length — a fragment of a circular scan of the ring groove;

фиг. 31 - вариант исполнения опорных полостей: опорные полости в роторе сообщаются с каналами в роторе - фрагмент круговой развертки кольцевого паза;FIG. 31 — embodiment of the supporting cavities: the supporting cavities in the rotor communicate with the channels in the rotor — a fragment of the circular sweep of the annular groove;

фиг. 32 - вариант исполнения опорных полостей: опорные полости в роторе сообщаются с каналами в корпусе - фрагмент круговой развертки кольцевого паза;FIG. 32 — an embodiment of the supporting cavities: the supporting cavities in the rotor communicate with the channels in the housing — a fragment of a circular scan of the annular groove;

фиг. 33 - роторная шиберная машина с адаптивным ротором и силовым замыканием на корпус - переносимый объём в зонах всасывания, прямого переноса, нагнетания и обратного переноса - круговая развертка кольцевого паза;FIG. 33 - rotary vane machine with adaptive rotor and force closure to the body - portable volume in the areas of suction, direct transfer, discharge and reverse transfer - circular scan of the annular groove;

фиг. 34 - крышки корпуса, содержащие антидеформационные камеры, выполненные между функциональными элементами и силовыми элементами крышек.FIG. 34 - case covers containing anti-deformation chambers made between functional elements and power elements of the covers.

Ниже описаны предпочтительные варианты исполнения существенных элементов роторной машины, и подробно описано устройство и функционирование предпочтительного варианта исполнения машины в качестве насоса широкого применения.The preferred embodiments of the essential elements of the rotary machine are described below, and the design and operation of the preferred embodiment of the machine as a pump of general use is described.

- 10 011921- 10 011921

Изображенная на фиг. 1 и фиг. 2 роторная шиберная машина содержит адаптивный ротор, включающий две части: рабочую 1 с шиберными камерами, в рабочем торце которой выполнен торцевой кольцевой паз 2, формирующий рабочую камеру, и находящуюся в скользящем контакте с изолирующими поверхностями рабочей крышки 3 корпуса (фиг. 3, 4), и опорную часть 4, опорный торец которой находится в скользящем контакте с изолирующими поверхностями опорной крышки 5 корпуса. Эти две части ротора соединяются между собой совокупностью роторных элементов таким образом, чтобы вращаться синхронно, но иметь при этом возможность совершать относительно друг друга небольшие осевые перемещения и наклоны для сохранения скользящего изолирующего контакта с обеими крышками корпуса при вращении ротора. Указанная совокупность роторных элементов включает известные из уровня техники средства синхронизации вращения, выполненные, например, в виде шарнира равных угловых скоростей, а также включает силовые камеры изменяемой длины 6 (фиг. 14-19), выполненные таким образом, чтобы силы давления на рабочую часть 1 ротора со стороны рабочей камеры в кольцевом пазе 2 и со стороны силовых камер 6 менялись синхронно в зонах переноса. Для этого число силовых камер 6 выбирается равным или кратным числу шиберных камер 7, а каждая силовая камера изменяемой длины 6 гидравлически сообщается с кольцевым пазом 2 рабочей части 1 ротора таким образом, что каждая полость, образующаяся при вращении ротора в кольцевом пазе 2 рабочей части 1 ротора в зоне прямого переноса между двумя соседними шиберами 8 и характеризующаяся своим индивидуальным характером изменения локального давления, оказывается гидравлически сообщенной со своей силовой камерой изменяемой длины 6 так, что локальные давления в указанной полости и в сообщающейся с ней силовой камере 6 существенно равны. В предпочтительном варианте изобретения каждая силовая камера изменяемой длины сообщается с ближайшей полостью в кольцевом пазе.Depicted in FIG. 1 and FIG. 2 a rotary vane machine contains an adaptive rotor comprising two parts: a working 1 with vane chambers, in the working end of which an end ring groove 2 is formed, forming a working chamber, and in sliding contact with the insulating surfaces of the working cover 3 of the housing (Fig. 3, 4 ), and the supporting part 4, the supporting end of which is in sliding contact with the insulating surfaces of the supporting cover 5 of the housing. These two parts of the rotor are interconnected by a set of rotor elements in such a way as to rotate synchronously, but at the same time have the ability to make relatively axial displacements and inclinations relative to each other to maintain sliding insulating contact with both housing covers when the rotor rotates. This set of rotor elements includes means of rotation synchronization known from the prior art, made, for example, in the form of a hinge of equal angular velocities, and also includes power chambers of variable length 6 (Fig. 14-19), designed so that the pressure forces on the working part 1 rotor from the side of the working chamber in the annular groove 2 and from the side of the force chambers 6 changed synchronously in the transfer zones. For this, the number of power chambers 6 is chosen equal to or a multiple of the number of gate chambers 7, and each power chamber of variable length 6 is hydraulically communicated with the annular groove 2 of the working part 1 of the rotor so that each cavity formed when the rotor rotates in the annular groove 2 of the working part 1 the rotor in the zone of direct transfer between two adjacent gates 8 and characterized by its individual nature of changes in local pressure, is hydraulically communicated with its power chamber of variable length 6 so that local the pressure in said cavity and communicating with it the power chamber 6 is substantially equal. In a preferred embodiment of the invention, each force chamber of variable length communicates with the nearest cavity in the annular groove.

Силовые камеры изменяемой длины исполняются таким образом, чтобы изменение их длины приводило к указанным, необходимым для изоляции, взаимным движениям рабочей и опорной частей ротора. В соответствии с сущностью изобретения силы давления рабочей жидкости в указанных силовых камерах, прилагаемые к рабочей и опорной частям ротора, не зависят при данном давлении от изменения длины силовой камеры.Power chambers of variable length are executed in such a way that a change in their length leads to the specified, necessary for isolation, mutual movements of the working and supporting parts of the rotor. In accordance with the essence of the invention, the pressure forces of the working fluid in said force chambers, applied to the working and supporting parts of the rotor, do not depend at a given pressure on the change in the length of the force chamber.

Указанные силовые камеры изменяемой длины могут исполняться различными способами, например с применением сильфонов или эластичных боковых стенок. В предпочтительном варианте изобретения силовая камера изменяемой длины образована вмещающими элементами и вложенными элементами, установленными с возможностью взаимного перемещения, причем внешние стенки вложенных элементов находятся в скользящем изолирующем контакте с внутренними стенками вмещающих элементов таким образом, что герметизируют силовую камеру при упомянутых, необходимых для изоляции, взаимных движениях рабочей и опорной части ротора.These power chambers of variable length can be performed in various ways, for example using bellows or elastic side walls. In a preferred embodiment of the invention, the force chamber of variable length is formed by enclosing elements and nested elements mounted for mutual movement, with the outer walls of the enclosed elements being in sliding insulating contact with the inner walls of the enclosing elements in such a way that they seal the force chamber when they are necessary for insulation, mutual movements of the working and supporting parts of the rotor.

Вложенный и вмещающий элементы могут исполняться в виде элементов, отдельных от частей ротора, но кинематически связанных с ними. Предпочтительные варианты изобретения предусматривают, что указанные вмещающие или вложенные элементы выполняются непосредственно на частях ротора. В первом варианте вмещающий элемент может исполняться как силовая полость 14 (фиг. 14), наподобие цилиндра, в рабочей 1 или в опорной 4 частях ротора, а если ротор содержит связующий элемент, как, например, описано ниже для машин с силовым замыканием на ротор, то указанные силовые полости 14 могут выполняться в связующем элементе ротора. Во втором варианте вложенный элемент 10 (фиг. 15) может исполняться как силовой выступ, наподобие поршня, на рабочей 1 или опорной 4 частях ротора, а также на связующем элементе ротора.The enclosed and enclosing elements can be executed in the form of elements separate from the rotor parts, but kinematically connected with them. Preferred embodiments of the invention provide that said enclosing or nested elements are performed directly on the rotor parts. In the first embodiment, the enclosing element can be executed as a power cavity 14 (Fig. 14), like a cylinder, in working 1 or in supporting 4 parts of the rotor, and if the rotor contains a connecting element, as described, for example, below for machines with force closure to the rotor , then the specified power cavity 14 can be performed in the connecting element of the rotor. In the second variant, the inserted element 10 (FIG. 15) can be executed as a power ledge, like a piston, on working 1 or supporting 4 parts of the rotor, as well as on the connecting element of the rotor.

Если амплитуды указанных взаимных движений рабочей и опорной частей ротора невелики, силовая камера 6 может выполняться из одной пары вмещающего 11 и вложенного элемента 10, например, в виде гидроцилиндра (фиг. 14, 15).If the amplitudes of these mutual movements of the working and supporting parts of the rotor are small, the force chamber 6 can be made of one pair of the accommodating 11 and the embedded element 10, for example, in the form of a hydraulic cylinder (Fig. 14, 15).

Если предполагаются большие амплитуды указанных взаимных движений частей ротора, особенно взаимных наклонов, настоящее изобретение предусматривает исполнение силовой камеры изменяемой длины из двух пар вмещающих и вложенных элементов, например, когда силовая камера изменяемой длины образована двумя вмещающими элементами 11 (фиг. 16), установленными с возможностью взаимного перемещения, и одним вложенным элементом в виде соединителя 12, внешние стенки которого находятся в скользящем изолирующем контакте с внутренними стенками обоих вмещающих элементов.If large amplitudes of said reciprocal movements of rotor parts, especially mutual inclinations, are contemplated, the present invention provides for the execution of a variable length power chamber from two pairs of enclosing and nested elements, for example, when a variable length force chamber is formed by two enclosing elements 11 (Fig. 16) installed with the possibility of mutual movement, and one nested element in the form of a connector 12, the outer walls of which are in sliding insulating contact with the inner walls of both of them lev els elements.

На фиг. 20 один вмещающий элемент 11 выполнен как цилиндрическая полость в рабочей части 1 ротора, а второй вмещающий элемент 11, имеющий внутреннюю сферическую изолирующую поверхность и внешнюю плоскую изолирующую поверхность, установлен своей плоской поверхностью с возможностью скольжения на плоской поверхности опорной части 4 ротора. Вложенный элемент в виде соединителя 12 имеет внешние цилиндрическую и сферическую изолирующие поверхности, находящиеся в скользящем изолирующем контакте, соответственно, с внутренними цилиндрической и сферической поверхностями вмещающих элементов.FIG. 20, one enclosing element 11 is designed as a cylindrical cavity in the working part 1 of the rotor, and the second enclosing element 11 having an internal spherical insulating surface and an external flat insulating surface is mounted with its flat surface slidable on the flat surface of the supporting part 4 of the rotor. The nested element in the form of a connector 12 has external cylindrical and spherical insulating surfaces that are in a sliding insulating contact, respectively, with internal cylindrical and spherical surfaces of the enclosing elements.

В других вариантах силовая камера 6 образована двумя вложенными элементами 10 (фиг. 17), установленными с возможностью взаимного перемещения, и одним вмещающим элементом в виде соединителя 12, внутренние стенки которого находятся в скользящем изолирующем контакте с внешними стенками обоих вложенных элементов, или же силовая камера образована первым вмещающим элементом 11In other embodiments, the force chamber 6 is formed by two nested elements 10 (Fig. 17) installed with the possibility of mutual displacement, and one enclosing element in the form of a connector 12, the inner walls of which are in sliding insulating contact with the outer walls of both nested elements, or power the chamber is formed by the first enclosing element 11

- 11 011921 (фиг. 18) и первым вложенным элементом 10, установленными с возможностью взаимного перемещения, и вторым вмещающим элементом, объединенным с первым вложенным элементом в один соединитель 12, внешние стенки которого находятся в скользящем изолирующем контакте с внутренними стенками первого вмещающего элемента, а внутренние стенки находятся в скользящем изолирующем контакте с внешними стенками второго вложенного элемента.- 11 011921 (Fig. 18) and the first nested element 10 installed with the possibility of mutual displacement, and the second enclosing element integrated with the first nested element in one connector 12, the outer walls of which are in sliding insulating contact with the internal walls of the first enclosing element, and the inner walls are in sliding insulating contact with the outer walls of the second nested element.

Указанная герметизация скользящего контакта при осевых перемещениях и наклонах может быть исполнена в соответствии с существующим уровнем техники, например, с использованием уплотнительных поясков сферической формы 13 (фиг. 14-18) на внешней поверхности вложенных элементов.The specified sealing of the sliding contact with axial movements and inclinations can be performed in accordance with the existing prior art, for example, using sealing belts of spherical shape 13 (Fig. 14-18) on the outer surface of the embedded elements.

В предпочтительном варианте изобретения предусматривается, что силовые камеры изменяемой длины выполнены таким образом, что взаимное движение указанных вмещающих и вложенных элементов силовой камеры при изменении ее длины осуществляется в направлении, существенно параллельном оси вращения ротора. Предусматривается такое исполнение силовых камер, что силы давления рабочей жидкости, заключенной в силовой камере, стремятся увеличить суммарную длину между концами ее элементов, например, вытесняя вложенный элемент из вмещающего элемента или раздвигая пару элементов, связанных скользящим контактом с соединителем, и тем самым приблизить рабочую и опорную части ротора к соответствующим крышкам корпуса. Для описанных ниже исполнений машин с силовым замыканием на ротор изобретение предусматривает также такое исполнение силовых камер изменяемой длины, что силы давления рабочей жидкости, заключенной в силовой камере стремятся уменьшить суммарную длину между концами ее элементов, например, вдвигая вложенный элемент 10 внутрь вмещающего элемента 11 (фиг. 19), и тем самым приблизить рабочую и опорную части ротора друг к другу и к соответствующим крышкам корпуса, объединенным в операционный узел корпуса, расположенный между рабочей и опорной частями ротора.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the force chambers of variable length are designed so that the mutual movement of said enclosing and nested elements of the force chamber when changing its length is carried out in a direction substantially parallel to the axis of rotation of the rotor. Such performance of force chambers is envisaged that the pressure forces of the working fluid enclosed in the force chamber tend to increase the total length between the ends of its elements, for example, displacing an embedded element from the enclosing element or pushing a couple of elements connected by sliding contact with the connector, and thereby approximating the working and the supporting part of the rotor to the corresponding housing covers. For the below described versions of machines with force closure to the rotor, the invention also provides for the execution of force chambers of variable length, that the pressure forces of the working fluid enclosed in the force chamber tend to reduce the total length between the ends of its elements, for example, by pushing the nested element 10 inside the enclosing element 11 ( Fig. 19), and thus bring the working and supporting parts of the rotor closer to each other and to the corresponding housing covers integrated into the operating unit of the housing located between the working and supporting hours tyami rotor.

При необходимости силовые камеры могут быть выполнены таким образом, чтобы указанное взаимное движение элементов, составляющих эти камеры, осуществлялось в направлении, существенно непараллельном оси вращения ротора. В таком случае предусматривается, что упомянутая совокупность роторных элементов, обеспечивающая кинематическую связь рабочей и опорной частей ротора, включает средства преобразования направления усилий для передачи движения элементов силовых камер на рабочую и опорную части ротора. Указанные средства преобразования направления усилий могут включать рычажные, кулачковые или иные, известные из уровня техники элементы, применяемые в аналогичных целях.If necessary, the power chambers can be designed in such a way that the specified mutual movement of the elements making up these chambers is carried out in a direction substantially non-parallel to the axis of rotation of the rotor. In this case, it is envisaged that the aforementioned set of rotor elements, which provides a kinematic connection between the working and supporting parts of the rotor, includes means for converting the direction of forces for transmitting the motion of the elements of the force chambers to the working and supporting parts of the rotor. These means of converting the direction of force may include lever, cam, or other elements known from the prior art, used for similar purposes.

На фиг. 1, 2, 16 показаны силовые камеры 6, включающие силовые полости 14 в опорной и рабочей частях ротора, соединяющиеся с шиберными камерами 7, и трубчатые соединители 12 с уплотнительными поясками 13, установленные своими концами в указанных силовых полостях таким образом, что герметизируют силовые камеры при взаимных осевых перемещениях и наклонах рабочей и опорной части ротора.FIG. 1, 2, 16, force chambers 6 are shown, including power cavities 14 in the supporting and working parts of the rotor, connected to the slide chambers 7, and tubular connectors 12 with sealing belts 13, which are installed at their ends in said force cavities so that they seal the power chambers with mutual axial movements and inclinations of the working and supporting parts of the rotor.

Согласно изобретению силовые камеры изменяемой длины снабжены упругими элементами, например пружинами 59 (фиг. 14, 15, 20), для обеспечения уплотняющего поджима частей ротора к крышкам корпуса при нулевом или низком давлении нагнетания.According to the invention, the power chambers of variable length are provided with elastic elements, for example, springs 59 (FIGS. 14, 15, 20), in order to provide sealing pressing of the rotor parts to the housing covers at zero or low discharge pressure.

В общем случае, междушиберные полости рабочей камеры, образуемые в зоне переноса в кольцевом пазе 2, могут не сообщаться с полостями, образуемыми в зоне переноса в шиберных камерах 7 и внутри шиберов 8. В этом случае давление в этих полостях будет меняться по-разному и для полного уравновешивания потребуется каждой такой полости сопоставить соответствующую силовую камеру изменяемой длины 6. Их число при этом будет кратно числу шиберных камер. Однако для обеспечения самоуплотнения торцевых поверхностей шиберов 8, скользящих по ограничителю прямого переноса 15 (фиг. 21), удобно соединять полость, расположенную в шиберной камере 7 со стороны торца шибера, обратного уплотняющему, с той полостью в кольцевом пазе 2 между указанным шибером и соседним, жидкость из которой указанный шибер вытесняет в полость нагнетания. В случае гидромотора, наоборот, жидкость выталкивает шибер. Поэтому в общем случае для обеспечения гидростатического поджима шибера 8 к поверхности ограничителя прямого переноса 15 соединение указанной полости в шиберной камере 7 следует производить с той из двух полостей в кольцевом пазе между указанным и соседними шиберами, давление в которой больше. В этом случае на противолежащий торец шибера будет действовать сила большая, чем на уплотняющий торец, и шибер 8 будет прижиматься к ограничителю прямого переноса 15 с силой, пропорциональной перепаду давления между входом и выходом. Для того чтобы избежать повышенных потерь на трение между поверхностью шибера 8 и ограничителем прямого переноса 15, на указанной поверхности шибера выполняются шиберная разгрузочная полость 16, гидравлически сообщающаяся с полостью в шиберной камере, примыкающей к противолежащей поверхности шибера, а также шиберный уплотняющий выступ 17. Форма и площадь шиберной разгрузочной полости и шиберного уплотняющего выступа определяются путем оптимизации соотношения между величиной утечек в зазоре скользящего изолирующего контакта поверхности шибера с ограничителем переноса и величиной потерь на трение торца шибера по ограничителю прямого переноса.In the general case, the inter-cavity cavities of the working chamber formed in the transfer zone in the annular groove 2 may not communicate with the cavities formed in the transfer zone in the gate chambers 7 and inside the gates 8. In this case, the pressure in these cavities will vary differently and for complete equilibration, each such cavity will need to be matched with a corresponding force chamber of variable length 6. Their number will be a multiple of the number of slide chambers. However, to ensure self-sealing of the end surfaces of the gates 8, sliding along the direct transfer limiter 15 (FIG. 21), it is convenient to connect the cavity located in the sliding chamber 7 on the side of the gates, opposite the sealing side, with that cavity in the annular groove 2 between the said gate and the adjacent , the liquid from which the specified gate displaces into the discharge cavity. In the case of a hydraulic motor, on the contrary, the liquid pushes the gate. Therefore, in the general case, to ensure hydrostatic pressing of the gate 8 to the surface of the direct transfer limiter 15, the connection of the said cavity in the gate chamber 7 should be made with that of the two cavities in the annular groove between said and neighboring gate valves, in which there is more pressure. In this case, the opposite end of the gate will have a greater force than the sealing end, and the gate 8 will press against the direct transfer limiter 15 with a force proportional to the pressure difference between the inlet and the outlet. In order to avoid increased friction losses between the surface of the gate 8 and the direct transfer limiter 15, a slide gate unloading cavity 16 hydraulically communicating with the cavity in the slide chamber adjacent to the opposite surface of the gate as well as the gate lip 17 is performed on the specified surface of the gate. and the area of the sliding discharge cavity and the sliding sealing protrusion are determined by optimizing the ratio between the amount of leakage in the gap of the sliding insulating contact surface and a gate with a transfer limiter and a friction loss value of the face of the gate along the direct transfer limiter.

В одном из предпочтительных вариантов изобретения (фиг. 1) предусматривается, что аксиально подвижный шибер 8 содержит сквозной канал 18, соединяющий указанную полость в шиберной камере сIn one of the preferred embodiments of the invention (FIG. 1), it is provided that the axially movable gate 8 comprises a through channel 18 connecting the said cavity in the gate chamber with

- 12 011921 шиберной разгрузочной полостью 16 на поверхности шибера, скользящей по ограничителю прямого переноса, а шиберный уплотняющий выступ 17 выполнен таким образом, что указанная шиберная разгрузочная полость 16 сообщается с вышеописанной междушиберной полостью. В другом варианте изобретения предусматривается исполнение каналов 19 (фиг. 23) в рабочей части ротора, соединяющих упомянутые полости в шиберных камерах с соответствующими междушиберными полостями в кольцевом пазе- 12 011921 sliding discharge cavity 16 on the surface of the sliding, sliding on the limiter direct transfer, and the sliding sealing protrusion 17 is designed in such a way that the specified sliding sliding cavity 16 communicates with the above-described inter-sliding cavity. In another embodiment, the invention provides for the execution of the channels 19 (FIG. 23) in the working part of the rotor, connecting the said cavities in the sliding chambers with the corresponding inter-slotted cavities in the annular groove

2.2

При таком соединении полостей число изолированных переносимых объемов равно числу шиберных камер рабочей части ротора. Соответственно и число силовых камер может быть таким же.With such a connection of cavities, the number of isolated transported volumes is equal to the number of sliding chambers of the working part of the rotor. Accordingly, the number of power chambers may be the same.

Если машина выполнена обратимой, т.е. предназначенной для использования в качестве насоса или мотора, а также если машина выполнена реверсивной, т.е. способной менять направление подачи рабочей жидкости без изменения направления вращения ротора, расположение полостей повышенного давления относительно выбранной шиберной камеры в зоне прямого переноса изменяется при изменении режима работы машины. В этом случае для обеспечения описанного гидроподжима шиберов предусматривается использование в каналах указанного гидравлического соединения шиберных камер с кольцевым пазом 2 клапанных элементов 69 таким образом, что шиберная камера соединяется с той из двух полостей в кольцевом пазе между указанным и соседними шиберами, давление в которой больше (фиг. 29). В таком варианте целесообразно выполнять одни силовые камеры изменяемой длины, сообщающиеся каналами непосредственно с полостями в кольцевом пазе между шиберами, и другие силовые камеры изменяемой длины, сообщающиеся с шиберными камерами. При таком соединении число силовых камер изменяемой длины целесообразно выбирать равным удвоенному количеству шиберных камер рабочей части ротора. При этом шиберные уплотнительные выступы 17, скользящие по ограничителю прямого переноса 15, отделяют шиберные разгрузочные полости 16 от обеих соседних междушиберных полостей в кольцевом пазе 2. Предусматривается также такое исполнение сквозных каналов в шибере, что шиберные разгрузочные полости ограничены стенками указанных каналов.If the machine is reversible, i.e. intended for use as a pump or motor, and also if the machine is reversible, i.e. capable of changing the direction of flow of the working fluid without changing the direction of rotation of the rotor, the location of the cavities of high pressure relative to the selected sliding chamber in the zone of direct transfer changes when the mode of operation of the machine. In this case, in order to provide the described hydraulic support for the slide valves, it is envisaged that the said hydraulic connection of the slide chambers with the annular groove 2 of the valve elements 69 is used in channels in such a way that the slide valve connects to that of the two cavities in the annular groove between the specified and adjacent slide valves, the pressure in which is greater ( Fig. 29). In this embodiment, it is advisable to perform some power chambers of variable length, which are connected by channels directly to the cavities in the annular groove between the gates, and other power chambers of variable length, which communicate with the slide chambers. With such a connection, the number of power chambers of variable length is advisable to choose equal to twice the number of sliding chambers of the working part of the rotor. When this gate sealing protrusions 17, sliding on the limiter direct transfer 15, separate the gate unloading cavity 16 from both adjacent inter-cavity cavities in the annular groove 2. It is also provided such a performance of through channels in the gate, the sliding unloading cavity is limited to the walls of these channels.

Давление в указанных силовых камерах изменяемой длины всегда равно давлению в соответствующих полостях в кольцевом пазе. Для уравновешивания сил давления жидкости на рабочую часть ротора со стороны рабочей крышки корпуса силами давления жидкости со стороны силовых камер, размеры, форма и расположение силовых камер выбираются, исходя из конфигурации распределения сил давления между рабочей частью ротора и рабочей крышкой корпуса. В формировании указанных сил давления принимает участие как жидкость, расположенная в полостях рабочей камеры, так и жидкость, перетекающая между соседними полостями рабочей камеры с разными давлениями, а также жидкость, вытекающая из полостей рабочей камеры через зазоры торцевых уплотнений.The pressure in these power chambers of variable length is always equal to the pressure in the corresponding cavities in the annular groove. To balance the forces of pressure of the fluid on the working part of the rotor from the side of the working cover of the housing by the forces of pressure of the liquid from the side of the power chambers, the size, shape and location of the force chambers are selected based on the configuration of the distribution of pressure forces between the working part of the rotor and the working cover of the body. Both the fluid located in the cavities of the working chamber and the fluid flowing between the adjacent cavities of the working chamber with different pressures, as well as the fluid flowing from the cavities of the working chamber through the gaps of the end seals, participate in the formation of these pressure forces.

Изобретение предусматривает два варианта роторных средств изоляции обратного переноса.The invention provides two options for rotary means of isolation reverse transfer.

В одном варианте в зоне обратного переноса так же, как и в зоне прямого переноса, изоляция обеспечивается скользящим контактом участков торцевых поверхностей шиберов с поверхностью соответствующего ограничителя переноса. В этом случае конфигурации полостей и соответствующих уплотнений между рабочей частью ротора и рабочей крышкой корпуса, определяющие геометрическое распределение сил давления рабочей жидкости, отталкивающих рабочую часть ротора от рабочей крышки корпуса, одинаковы в обеих зонах переноса и позволяют легко определить требуемые параметры силовых камер. Однако следует учитывать, что в этом случае расположение ближайшей междушиберной полости с повышенным давлением относительно выбранной шиберной камеры будет различным для зоны прямого переноса и зоны обратного переноса, аналогично тому, как было описано выше для зоны прямого переноса обратимых или реверсивных машин. Поэтому выполнение гидравлической связи шиберных камер с кольцевым пазом для гидроподжима шиберов и исполнение силовых камер должны быть аналогичными вышеописанным для таких машин.In one embodiment, in the zone of reverse transfer, as well as in the zone of direct transfer, the insulation is provided by sliding contact of the sections of the end surfaces of the gates with the surface of the corresponding transfer limiter. In this case, the configurations of the cavities and the corresponding seals between the working part of the rotor and the working cover of the housing determine the geometric distribution of pressure forces of the working fluid that repel the working part of the rotor from the working cover of the housing are the same in both transfer zones and make it easy to determine the required parameters of the force chambers. However, it should be borne in mind that in this case the location of the nearest inter-cavity cavity with increased pressure relative to the selected sliding chamber will be different for the direct transfer zone and the reverse transfer zone, similar to that described above for the direct transfer zone of reversible or reversible machines. Therefore, the implementation of the hydraulic connection of the sliding chambers with an annular groove for the hydraulic clamping of the gates and the design of the force chambers should be similar to those described above for such machines.

Во втором варианте конструкций в зоне прямого переноса Б (фиг. 21) изоляция в рабочей камере обеспечивается скользящим контактом шибера 8 с поверхностью ограничителя прямого переноса 15, а в зоне обратного переноса Г (фиг. 22) изоляция в рабочей камере обеспечивается скользящим контактом участка поверхности дна кольцевого паза в торце ротора с поверхностью ограничителя обратного переноса 21. В этом случае конфигурации полостей в кольцевом пазе, соединенных с соответствующими силовыми камерами, и соответствующих уплотнений, в общем случае нетождественны для зоны прямого и обратного переноса. Вследствие этого силы давления жидкости на рабочую часть ротора со стороны рабочей крышки корпуса могут отличаться по величине при одном и том же давлении в переносимых объемах в зонах прямого и обратного переноса. Кроме того, центры приложения этих сил к рабочей части ротора сдвинуты, если наложить их на один и тот же фрагмент ротора. Величина смещения центра приложения сил давления жидкости к рабочей части ротора зависит от размеров и взаимного положения уплотняющих поверхностей торца шибера и участка дна кольцевого паза.In the second variant of the designs, in the direct transfer zone B (Fig. 21), the insulation in the working chamber is provided by sliding contact of the gate 8 with the surface of the direct transfer limiter 15, and in the reverse transfer zone D (Fig. 22), the insulation in the working chamber is provided by sliding contact of the surface area the bottom of the annular groove in the end of the rotor with the surface of the reverse transfer limiter 21. In this case, the configuration of the cavities in the annular groove connected to the corresponding power chambers and the corresponding seals are generally not present identical for the zone of direct and reverse transfer. As a result, the force of fluid pressure on the working part of the rotor from the side of the working cover of the housing may differ in magnitude at the same pressure in the transferred volumes in the zones of direct and reverse transfer. In addition, the centers of application of these forces to the working part of the rotor are shifted if they are superimposed on the same fragment of the rotor. The magnitude of the displacement of the center of application of pressure forces of the liquid to the working part of the rotor depends on the size and relative position of the sealing surfaces of the end face of the gate and the bottom section of the annular groove.

Для того чтобы неизменная по конфигурации силовая камера обеспечивала уравновешивание воздействий на рабочую часть ротора со стороны рабочей камеры в обеих этих зонах, предлагается способ минимизации изменений геометрических параметров полостей в кольцевом пазе путем минимизации площадей уплотняющих участков на поверхности дна паза ротора и максимального приближения этих участков к уплотняющим участкам торцевых поверхностей шиберов. Для этого на поверхности днаIn order to change the configuration of the power chamber to balance the effects on the working part of the rotor from the side of the working chamber in both these zones, a method is proposed to minimize changes in the geometric parameters of cavities in the annular groove by minimizing the areas of the sealing sections on the bottom surface of the rotor groove and maximally approximating these sections to sealing areas of the end surfaces of the gates. For this on the bottom surface

- 13 011921 кольцевого паза между шиберами выполняются донные разгрузочные полости 22 и донные уплотняющие выступы 23 (фиг. 22). Указанные донные уплотняющие выступы находятся в скользящем изолирующем контакте с ограничителем обратного переноса и разделяют соседние переносимые объемы в зоне обратного переноса Г.- 13 011921 of the annular groove between the gates, bottom unloading cavities 22 and bottom sealing protrusions 23 are performed (FIG. 22). These bottom sealing protrusions are in sliding insulating contact with the backward transfer limiter and share adjacent transported volumes in the reverse transfer zone G.

Для обратимых или реверсивных машин предпочтительный вариант изобретения (фиг. 30) предусматривает такое исполнение донных разгрузочных полостей и донных уплотняющих выступов, при котором на каждом участке дна кольцевого паза между двумя соседними шиберными камерами 7 выполнены по меньшей мере два уплотняющих выступа 23 и одна разгрузочная полость 22 между ними так, что в зоне обратного переноса указанная донная разгрузочная полость отделяется скользящим изолирующим контактом двух указанных донных уплотняющих выступов с ограничителем обратного переноса 21 от обеих ближайших шиберных камер 7. При этом средства выравнивания локальных давлений включают каналы 24 в рабочей части ротора, посредством которых каждая донная разгрузочная полость 22 сообщается со своей, ближайшей по угловому расстоянию, силовой камерой изменяемой длины 6. Предусматривается также такое исполнение указанных каналов 24, при котором их поперечные размеры близки или даже равны размерам донных разгрузочных полостей. В последнем случае указанные донные разгрузочные полости ограничены стенками указанных каналов.For reversible or reversible machines, a preferred embodiment of the invention (FIG. 30) provides for the execution of bottom relief cavities and bottom sealing protrusions, in which at each section of the bottom of the annular groove between two adjacent vane chambers 7 at least two sealing protrusions 23 and one discharge cavity 22 between them so that in the zone of reverse transfer the said bottom discharge cavity is separated by a sliding insulating contact of the two specified bottom sealing protrusions with brotherly transfer 21 from both the nearest sliding chambers 7. At the same time, the means of equalizing local pressures include channels 24 in the working part of the rotor, by means of which each bottom discharge cavity 22 communicates with its closest angular distance power chamber of variable length 6. This design is also provided these channels 24, in which their transverse dimensions are close to or even equal to the dimensions of the bottom discharge cavities. In the latter case, said bottom discharge cavities are limited by the walls of said channels.

Для машин с фиксированным расположением полостей повышенного давления относительно входного и выходного порта предусматривается, что на каждом участке дна кольцевого паза между двумя соседними шиберными камерами выполнены одна разгрузочная полость и один уплотняющий выступ, прилегающий к первой из двух указанных шиберных камер, шибер в которой отделяет указанную донную разгрузочную полость в зоне прямого переноса от полости повышенного давления, а разгрузочная полость сообщается со второй из двух указанных шиберных камер. На фиг. 21, 22 показаны шиберный уплотняющий выступ 17 и соседний донный уплотняющий выступ 23, которые располагаются максимально близко друг к другу, т.е. на прилегающих участках соответствующих поверхностей.For machines with a fixed arrangement of cavities of increased pressure relative to the inlet and outlet ports, it is envisaged that one discharge chamber and one sealing lip adjacent to the first of the two indicated slide chambers, in which the gate the bottom discharge cavity in the zone of direct transfer from the cavity of high pressure, and the discharge cavity communicates with the second of the two indicated slide chambers. FIG. 21, 22, the slide sealing protrusion 17 and the adjacent bottom sealing protrusion 23 are shown, which are located as close as possible to each other, i.e. on the adjacent areas of the respective surfaces.

При описанных вариантах исполнения донных разгрузочных полостей и уплотняющих выступов выбор размеров силовых камер позволяет осуществить аксиальное уравновешивание рабочей части ротора в обеих зонах переноса. Смещение центров приложения сил давления на рабочую часть ротора со стороны рабочей крышки корпуса будет приводить к возникновению переменных моментов сил, стремящихся развернуть рабочую часть ротора вокруг оси, перпендикулярной оси вращения ротора. Поэтому силовые камеры располагаются с некоторым смещением, таким образом, чтобы моменты сил, возникающие в зонах прямого и обратного переноса, компенсировали друг друга.With the described versions of the bottom discharge cavities and sealing protrusions, the choice of the sizes of the force chambers allows axial balancing of the working part of the rotor in both transfer zones. The displacement of the centers of application of pressure forces on the working part of the rotor from the side of the working cover of the housing will lead to the occurrence of variable torques that tend to deploy the working part of the rotor around an axis perpendicular to the axis of rotation of the rotor. Therefore, the force chambers are arranged with a certain displacement, so that the moments of forces arising in the zones of direct and reverse transfer compensate each other.

Для того чтобы обеспечить уплотнение между торцевыми поверхностями рабочей части ротора и соответствующими поверхностями рабочей крышки корпуса, целесообразно выбирать форму и размеры силовых камер внутри ротора таким образом, чтобы обеспечивать небольшой поджим рабочей части ротора к уплотняющим элементам рабочей крышки корпуса. Для обеспечения указанного необходимого поджима сумма площадей поперечных сечений всех силовых камер изменяемой длины превышает площадь проекции кольцевого паза на плоскость, перпендикулярную оси вращения рабочей части ротора, на величину, которая зависит от площади и характера прилегания поверхностей скользящего изолирующего контакта рабочей части ротора с рабочей крышкой корпуса.In order to ensure a seal between the end surfaces of the working part of the rotor and the corresponding surfaces of the working cover of the housing, it is advisable to choose the shape and size of the force chambers inside the rotor in such a way as to ensure a slight pressing of the working part of the rotor to the sealing elements of the working cover of the housing. To ensure the specified required pressing, the sum of the cross-sectional areas of all power chambers of variable length exceeds the projected area of the annular groove on a plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor working part by an amount that depends on the area and nature of the fit of the sliding insulating contact of the rotor working part with the working cover of the housing .

Например, при плоских зазорах между поверхностями указанного скользящего изолирующего контакта, для расчета баланса сил давления нужно добавлять к указанной площади проекции кольцевого паза по меньшей мере 50% площади указанного скользящего изолирующего контакта. При неплоских изолирующих поверхностях и зазорах между ними соответствующий коэффициент, на который должна умножаться площадь скользящего изолирующего контакта рабочей части ротора с рабочей крышкой корпуса при суммировании с площадью указанной проекцией кольцевого паза, может определяться эмпирически.For example, with flat gaps between the surfaces of the specified sliding insulating contact, to calculate the balance of pressure forces, you must add to the specified area of the projection of the annular groove at least 50% of the area of the specified sliding insulating contact. With non-flat insulating surfaces and gaps between them, the corresponding coefficient by which the area of the sliding insulating contact of the working part of the rotor with the working cover of the housing should be multiplied when summed with the area specified by the projection of the annular groove can be determined empirically.

Минимально необходимая величина указанного превышения площади определяется с учетом упругости упругих элементов силовых камер изменяемой длины и сил трения, которые необходимо преодолеть для обеспечения необходимых взаимных движений рабочей и опорной частей ротора. Указанные силы трения включают силы трения в скользящих изолирующих контактах между вложенными и вмещающими элементами силовых камер и силы трения между частями ротора и роторными элементами, передающими момент вращения, например шарнирами равных угловых скоростей.The minimum required value of the specified excess area is determined taking into account the elasticity of the elastic elements of the force chambers of variable length and friction forces that must be overcome to ensure the necessary mutual movements of the working and supporting parts of the rotor. These frictional forces include frictional forces in sliding insulating contacts between nested and enclosing elements of force chambers and friction forces between parts of the rotor and rotor elements transmitting a torque, for example, hinges of equal angular velocities.

Уравновешивание опорной части ротора: опорные полости и средства выравнивания локальных давлений.Balancing the supporting part of the rotor: supporting cavities and means of equalizing local pressures.

Опорная часть 4 ротора (фиг. 2) испытывает воздействие симметричных сил со стороны силовых камер изменяемой длины 6 в направлении соответствующей поверхности опорной крышки 5 корпуса. Таким образом, рабочая и опорная части ротора раздвигаются, упираясь в соответствующие уплотнительные поверхности корпуса.The supporting part 4 of the rotor (Fig. 2) is subjected to the action of symmetrical forces from the side of the power chambers of variable length 6 in the direction of the corresponding surface of the housing support cover 5. Thus, the working and supporting parts of the rotor are moved apart, resting against the corresponding sealing surfaces of the housing.

Каждая из силовых камер изменяемой длины 6, в том числе и находящихся напротив ограничителя прямого 15 или обратного 21 переноса, гидравлически связана средствами выравнивания локальных давлений с ближайшей полостью в рабочей камере рабочей части 1 ротора и с ближайшей опорной полостью 25, ограниченной поверхностями опорного торца опорной части 4 ротора и поверхностями опорнойEach of the force chambers of variable length 6, including those opposite the forward limiter 15 or reverse transfer 21, is hydraulically connected by means of equalizing local pressures with the nearest cavity in the working chamber of the working part 1 of the rotor and with the nearest supporting cavity 25, bounded by the surfaces of the supporting end parts 4 of the rotor and the surfaces of the support

- 14 011921 крышки 5 корпуса.- 14 011921 cover 5 of the case.

Под средствами выравнивания локальных давлений здесь и далее мы будем понимать совокупность каналов и полостей, которые сообщаются друг с другом, образуя совокупность гидравлических трактов, через которые каждая из указанных силовых камер изменяемой длины гидравлически сообщается с полостью указанного расположения в рабочей камере и с опорной полостью указанного расположения таким образом, что давления в указанной силовой камере и в указанных гидравлически связанных с ней полостях существенно равны с точки зрения гидравлического уравновешивания рабочей и опорной частей ротора, при любом угле поворота ротора и при любом, допустимом с точки зрения объемной эффективности гидромашины, уровне утечек из любой указанной полости или силовой камеры. Указанные каналы и полости могут быть выполнены как в роторе, так и в корпусе. В последнем случае каналы и полости корпуса сообщаются с каналами и полостями ротора при вращении ротора.By means of local pressure equalization, hereinafter, we will mean a set of channels and cavities that communicate with each other, forming a set of hydraulic paths through which each of the specified force chambers of variable length hydraulically communicates with the cavity of the specified location in the working chamber and with the reference cavity of the specified location in such a way that the pressures in the specified power chamber and in the said cavities connected hydraulically are substantially equal from the point of view of hydraulic pressure Avanovesheniya working and supporting parts of the rotor, at any angle of rotation of the rotor and at any acceptable from the point of view of the volumetric efficiency of the hydraulic machine, the level of leakage from any specified cavity or force chamber. These channels and cavities can be made both in the rotor and in the housing. In the latter case, the channels and cavities of the housing communicate with the channels and cavities of the rotor during the rotation of the rotor.

Для описанных ниже вариантов исполнения машины с силовым замыканием на корпус предпочтительный вариант изобретения предусматривает исполнение средств выравнивания локальных давлений каналами и полостями в роторе (фиг. 24). В этом случае гидравлический тракт средств выравнивания локальных давлений включает каналы в рабочей части 1 ротора, соединяющие кольцевой паз 2 рабочей части 1 ротора с силовыми камерами изменяемой длины 6, например каналы 18 в шиберах 8, и шиберные камеры 7, непосредственно сообщающиеся с указанными силовыми камерами 6, включает сквозные каналы 26 в силовых камерах 6, а также включает каналы 27 в опорной части 4 ротора, соединяющие указанные силовые камеры 6 с указанными опорными полостями 25.For the below described versions of the machine with force closure to the body, the preferred embodiment of the invention provides for the execution of means for equalizing local pressures by channels and cavities in the rotor (Fig. 24). In this case, the hydraulic path of the local pressure equalization means includes channels in the working part 1 of the rotor, connecting the annular groove 2 of the working part 1 of the rotor with power chambers of variable length 6, for example channels 18 in the gates 8, and gate chambers 7 directly communicating with the specified power chambers 6, includes through channels 26 in the force chambers 6, and also includes channels 27 in the supporting part 4 of the rotor, connecting the indicated force chambers 6 with the indicated support cavities 25.

Для описанных ниже вариантов исполнения машины с силовым замыканием на ротор предпочтительный вариант изобретения предусматривает исполнение средств выравнивания локальных давлений (фиг. 25-27) в виде сочетания каналов и полостей в роторе с каналами 70 в корпусе, которые в этом случае соединяют кольцевой паз рабочей части ротора с опорными полостями 25 между опорной крышкой корпуса и опорной частью 4 ротора.For the below described versions of the machine with force closure to the rotor, a preferred embodiment of the invention provides for the execution of local pressure equalization means (Fig. 25-27) in the form of a combination of channels and cavities in the rotor with channels 70 in the housing, which in this case connect the annular groove of the working part a rotor with bearing cavities 25 between the bearing case cover and the supporting part 4 of the rotor.

В предпочтительном варианте изобретения указанные опорные полости 25 выполнены в опорной части 4 ротора. На фиг. 24, 31, 32 опорные полости опорной части ротора соединены каналами 27 или 70 с силовыми камерами 6 внутри ротора, которые имеют каналы 26 в соединителях 12. Таким образом, давление в каждой из этих торцевых опорных полостей всегда равно давлению в соответствующей силовой камере изменяемой длины и равно давлению в соответствующей полости рабочей камеры рабочей части ротора, независимо от наличия дефектов уплотняющих поверхностей, величины зазоров в торцевых уплотнениях и соответствующих утечек из опорных полостей и между ними. Указанные утечки определяются характером прилегания поверхностей скользящего изолирующего контакта опорной крышки корпуса со средствами изоляции, которыми снабжены опорные полости опорной части ротора. Указанные средства изоляции опорных полостей включают изолирующие перемычки 57 (фиг. 2) между полостями, характер прилегания которых к опорной крышке корпуса определяет утечки между опорными полостями, и периферийные торцевые уплотнения 58, характер прилегания которых к опорной крышке корпуса определяет утечки из опорных полостей в дренаж.In a preferred embodiment of the invention, said supporting cavities 25 are provided in the supporting part 4 of the rotor. FIG. 24, 31, 32 supporting cavities of the supporting part of the rotor are connected by channels 27 or 70 to the force chambers 6 inside the rotor, which have channels 26 in the connectors 12. Thus, the pressure in each of these end support cavities is always equal to the pressure in the corresponding force chamber of variable length and is equal to the pressure in the corresponding cavity of the working chamber of the working part of the rotor, regardless of the presence of defects in the sealing surfaces, the size of the gaps in the mechanical seals and the corresponding leaks from the support cavities and between them. These leaks are determined by the nature of the fit of the surfaces of the sliding insulating contact of the housing support cover with the insulation means with which the bearing cavities of the rotor support part are provided. These means for isolating the support cavities include insulating bridges 57 (FIG. 2) between the cavities, the nature of which fits to the case cover defines leaks between the reference cavities, and peripheral end seals 58, the nature of which fits to the case base cover determines leaks from the reference cavities to the drain .

Расположение, форма и площадь этих опорных полостей 25 на внешнем торце опорной части ротора, с учетом площади скользящего изолирующего контакта средств изоляции опорных полостей с опорной крышкой корпуса и распределения давления в нем, выбираются таким образом, чтобы силы давления, действующие на опорную часть ротора со стороны силовых камер изменяемой длины, существенно уравновешивались силами давления со стороны опорных полостей, оставляя лишь небольшой, необходимый для изоляции поджим опорной части ротора к соответствующим уплотняющим элементам корпуса. Таким образом, опорные полости выполняют, в сущности, функцию разгрузки опорной части ротора. Изобретение предусматривает также вариант исполнения, в котором опорные полости непосредственно сообщаются с силовыми камерами изменяемой длины.The location, shape and area of these bearing cavities 25 at the outer end of the rotor support, taking into account the area of the sliding insulating contact of the insulation means of the supporting cavities with the housing support cover and pressure distribution in it, are chosen so that the pressure forces acting on the rotor bearing support the sides of the force chambers of variable length were significantly balanced by the pressure forces from the support cavities, leaving only a small, necessary for the isolation, the pressing of the rotor bearing part to the corresponding sealing housing elements. Thus, the reference cavity perform, in essence, the function of unloading the supporting part of the rotor. The invention also provides an embodiment in which the support cavities directly communicate with force chambers of variable length.

Для обеспечения указанного необходимого для изоляции прижима опорной части ротора к опорной крышке корпуса, совокупная площадь поперечных сечений всех силовых камер изменяемой длины превышает сумму совокупной площади проекций опорных полостей на плоскость, перпендикулярную оси вращения опорной части ротора с совокупной площадью средств изоляции опорных полостей, умноженной на соответствующий весовой коэффициент, определяемый усредненными по углам поворота ротора площадью и характером прилегания поверхностей скользящего изолирующего контакта опорной части ротора с опорной крышкой корпуса, например, равный 50% при плоских поверхностях, аналогично вышеописанному для рабочей части ротора. Минимально необходимая величина указанного превышения площади также определяется с учетом упругости упругих элементов силовых камер и вышеописанных сил трения, которые необходимо преодолеть для обеспечения необходимых взаимных движений рабочей и опорной частей ротора. Для вариантов исполнения машины в виде гидромотора или насоса, работающего в диапазоне скоростей вращения и давлений всасывания, не порождающих кавитации в шиберных камерах при выбранном характере движения шиберов, опорная крышка корпуса может не содержать никаких полостей. Исполнение опорной крышки корпуса с распределительными полостями для снижения склонности к кавитации описано ниже.To ensure that the required rotor supporting part is insulated to the body support cover, the total cross-sectional area of all power chambers of variable length exceeds the sum of the total projected area of the support cavities on the plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor support multiplied by the corresponding weighting factor determined by averaged over the angles of rotation of the rotor area and the nature of the fit of the surfaces of the sliding isolate contact of the supporting part of the rotor with the supporting cover of the housing, for example, equal to 50% for flat surfaces, similarly to that described above for the working part of the rotor. The minimum required value of the specified excess area is also determined taking into account the elasticity of the elastic elements of the force chambers and the above described friction forces that must be overcome to ensure the necessary mutual movements of the working and supporting parts of the rotor. For versions of the machine in the form of a hydraulic motor or a pump operating in the range of rotational speeds and suction pressures that do not induce cavitation in the sliding chambers with the chosen nature of the movement of the gates, the bearing case may not contain any cavities. The design of the housing support cover with distribution cavities to reduce the tendency to cavitate is described below.

Количество указанных опорных полостей в опорной части ротора равно или кратно количеству шиThe number of specified reference cavities in the supporting part of the rotor is equal to or multiple to the number of shea

- 15 011921 берных камер в рабочей части ротора.- 15 011921 berch chambers in the working part of the rotor.

В предпочтительном варианте изобретения количество опорных полостей равно количеству силовых камер изменяемой длины и количеству шиберных камер в рабочей части ротора, а сумма площади опорной полости и половины площади скользящего изолирующего контакта относящихся к ней средств изоляции с опорной крышкой корпуса равна сумме площади противолежащей ей полости, образуемой в кольцевом пазе рабочей части ротора в зоне обратного переноса, и половины площади скользящего изолирующего контакта относящихся к ней средств изоляции с рабочей крышкой корпуса.In a preferred embodiment of the invention, the number of supporting cavities is equal to the number of power chambers of variable length and the number of sliding chambers in the working part of the rotor, and the sum of the area of the supporting cavity and half of the area of the sliding insulating contact of the associated insulation means with the support cover of the housing is equal to the sum of the opposite cavity formed in the annular groove of the working part of the rotor in the zone of reverse transfer, and half of the area of the sliding insulating contact of the related insulation means with the working edge housing casing.

В частном случае исполнения опорных полостей, опорная часть ротора содержит кольцевой паз и шиберы, расположенные в шиберных камерах. Шиберы, перекрывая кольцевой паз, разбивают его на отдельные опорные полости, локальные давления в которых через средства выравнивания локальных давлений уравниваются с локальными давлениями в соответствующих полостях рабочей камеры и силовых камерах изменяемой длины.In the particular case of the execution of the reference cavities, the supporting part of the rotor contains an annular groove and gate valves located in the slide gate chambers. Shibera, blocking the annular groove, break it into separate supporting cavities, local pressures in which are equalized with local pressures in the corresponding cavities of the working chamber and force chambers of variable length through means of equalizing local pressures.

При этом на поверхности опорной крышки могут быть выполнены ограничители прямого и обратного переноса. В таком случае между опорной частью ротора и опорной крышкой корпуса в кольцевом пазе образуется вторая рабочая камера. Указанная вторая рабочая камера может выполняться как симметрично первой, аналогично И8 3348494, так и антисимметрично, аналогично КП 2215903. В последнем случае роторная машина приобретает свойство реверсивности, т.е. способности изменять направление подачи жидкости без изменения направления вращения входного вала. Указанную симметричность следует понимать в смысле симметрии сил давления при всех положениях ротора. Размеры второго кольцевого паза могут отличаться от первого при условии обеспечения описанного уравновешивания опорной части ротора. Средства изоляции опорных полостей в таком исполнении включают шиберы, поверхности которых скользят по ограничителю прямого переноса опорной крышки корпуса, а также роторные средства изоляции обратного переноса, скользящие по ограничителю обратного переноса опорной крышки корпуса. Аналогично вышеописанным исполнениям для рабочей части ротора, шиберы опорной части ротора могут содержать шиберные разгрузочные полости и шиберные уплотняющие выступы, а указанные роторные средства изоляции обратного переноса могут включать либо шиберы, либо участки дна кольцевого паза опорной части ротора, на которых аналогичным образом могут быть выполнены донные разгрузочные полости и донные уплотняющие выступы.At the same time, direct and reverse transfer limiters can be made on the surface of the support cover. In this case, a second working chamber is formed between the supporting part of the rotor and the supporting cover of the housing in the annular groove. This second working chamber can be performed both symmetrically with the first, similarly to I8 3348494, and antisymmetrically, similarly to KP 2215903. In the latter case, the rotor machine acquires the property of reversibility, i.e. ability to change the direction of fluid flow without changing the direction of rotation of the input shaft. This symmetry should be understood in the sense of symmetry of the pressure forces at all positions of the rotor. The dimensions of the second annular groove may differ from the first, provided that the described balancing of the rotor support part is ensured. Means for insulating the bearing cavities in this design include gate valves, the surfaces of which slide along the direct transfer limiter of the body support cover, as well as rotary reverse transfer insulation means, which slide along the return transfer limiter of the body support cover. Similarly to the above-described versions for the working part of the rotor, the gates of the supporting part of the rotor may contain gate sliding cavities and gate sealing protrusions, and the said rotor means of isolation of the reverse transfer may include either the gates or the bottom of the ring groove of the supporting part of the rotor, on which the same way can be performed bottom discharge cavities and bottom sealing protrusions.

При описанном исполнении машины с кольцевыми пазами и шиберными камерами в обеих частях ротора и с ограничителями переноса на обеих крышках корпуса определения «рабочая» и «опорная» по отношению частей ротора и крышек корпуса относительны и используются нами для единства терминологии.In the described design of the machine with annular grooves and slide chambers in both parts of the rotor and with transfer stops on both covers of the housing, the definitions “working” and “supporting” with respect to the rotor parts and housing covers are relative and are used by us for the unity of terminology.

Изобретение предусматривает также вариант исполнения машины с более чем одной парой ограничителей прямого и обратного переноса на рабочей крышке корпуса. Каждая пара ограничителей формирует в кольцевом пазе дополнительную пару полостей всасывания и нагнетания, соединенных с входным и выходным портами соответственно. Механизм привода шиберов в такой многоцикловой машине выполняется таким образом, чтобы каждый шибер совершал за один оборот ротора столько циклов перемещения относительно кольцевого паза, сколько пар ограничителей выполнено на рабочей крышке корпуса.The invention also provides an embodiment of the machine with more than one pair of direct and reverse transfer limiters on the working cover of the housing. Each pair of limiters forms in the annular groove an additional pair of suction and discharge cavities connected to the inlet and outlet ports, respectively. The drive mechanism of the gates in such a multi-cycle machine is performed in such a way that each gate makes for as many rotations of the rotor as many cycles of movement relative to the annular groove, how many pairs of stops are made on the working cover of the housing.

Многоцикловое исполнение применимо и к вышеописанным машинам с двумя кольцевыми пазами (в рабочей и опорной частях ротора). В таких машинах на рабочей и на опорной крышках корпуса выполняется одинаковое число пар ограничителей прямого и обратного переноса. Изобретение предусматривает как симметричное, так и антисимметричное расположение полостей всасывания и нагнетания, сформированных в кольцевых пазах рабочей и опорной частей ротора.The high-cycle design is also applicable to the above described machines with two annular grooves (in the working and supporting parts of the rotor). In such machines, on the working and on the base covers of the case, the same number of pairs of forward and reverse transfer limiters is performed. The invention provides for both symmetric and antisymmetric arrangement of the suction and discharge cavities formed in the annular grooves of the working and supporting parts of the rotor.

Таким образом, при любом характере прилегания поверхностей перечисленных скользящих изолирующих контактов, каковы бы ни были утечки, определяемые указанным характером прилегания уплотняющих поверхностей, переменные силы давления рабочей жидкости на рабочую и опорную части ротора со стороны соответствующих крышек корпуса оказываются существенно уравновешенными такими же переменными силами давления рабочей жидкости со стороны силовых камер. Небольшой поджим, необходимый для обеспечения торцевого уплотнения, может быть в разумных пределах сделан сколь угодно малым.Thus, for any nature of the fit of the surfaces of the listed sliding insulating contacts, whatever the leaks, determined by the specified nature of the sealing of the sealing surfaces, the variable forces of the working fluid pressure on the working and supporting parts of the rotor from the side of the housing covers are significantly balanced by the same variable pressure forces working fluid from the power chambers. The small pressure needed to secure the mechanical seal can be made arbitrarily small within reasonable limits.

Средства выравнивания локальных давлений подразумевают исполнение каналов 27 с большим проходным сечением и малым гидравлическим сопротивлением, что делает практически невозможным их засорение взвешенными частицами и устраняет влияние взвешенных частиц в рабочей жидкости на описанный баланс сил давления. В частном случае изобретения поперечные размеры каналов 27 близки к поперечным размерам опорных полостей 25 или даже совпадают с ними.The means of local pressure equalization imply the execution of channels 27 with a large flow area and low hydraulic resistance, which makes it practically impossible to block them with suspended particles and eliminates the effect of suspended particles in the working fluid on the described balance of pressure forces. In the particular case of the invention, the transverse dimensions of the channels 27 are close to or even coincide with the transverse dimensions of the reference cavities 25.

В силу указанных свойств средств выравнивания локальных давлений, сколь бы ни был велик разброс локальных давлений в разных переносимых объемах из-за наличия на изолирующих поверхностях локальных дефектов, например, вследствие износа, уравновешивание частей ротора существенно не нарушается.Due to the indicated properties of means of equalizing local pressures, no matter how large the scatter of local pressures in different transportable volumes is, due to the presence of local defects on the insulating surfaces, for example, due to wear, the balancing of the rotor parts is not significantly disturbed.

Специалистам очевидно, что устранение причин возникновения существенной неуравновешенности позволяет значительно уменьшить площадь скользящих изолирующих контактов. В предпочтительномSpecialists it is obvious that the elimination of the causes of significant imbalance can significantly reduce the area of the sliding insulating contacts. In preferred

- 16 011921 варианте изобретения суммарная площадь проекции скользящего изолирующего контакта средств изоляции опорных полостей опорной части ротора с опорной крышкой корпуса на плоскость, перпендикулярную оси вращения ротора, существенно меньше, чем сумма площадей опорных полостей, а суммарная площадь проекции скользящего изолирующего контакта рабочей части ротора с рабочей крышкой корпуса на плоскость, перпендикулярную оси вращения ротора, существенно меньше, чем площадь проекции кольцевого паза рабочей части ротора на ту же плоскость. Поэтому сколь бы ни изменялось распределение давления в зазорах скользящих уплотнительных контактов частей ротора с крышками корпуса при появлении локальных дефектов, влияние этих изменений на баланс сил давления, действующих на каждую часть ротора, становится несущественным.- 16 011921 embodiment of the invention, the total projected area of the sliding insulating contact of the insulation means of the supporting cavities of the rotor bearing part with the body support cover on a plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor is significantly less than the sum of the areas of the supporting cavities, and the total projected area of the sliding insulating contact of the working part of the rotor the working cover of the housing on the plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor is significantly smaller than the projected area of the annular groove of the working part of the rotor on the same plane . Therefore, no matter how the pressure distribution in the gaps of the sliding sealing contacts of the rotor parts with the housing covers changes when local defects appear, the effect of these changes on the balance of pressure forces acting on each part of the rotor becomes insignificant.

Выполнение распределительной полости всасывания в опорной крышке напротив полости всасывания обеспечивает снижение склонности к кавитации, потому что указанная распределительная полость всасывания обеспечивает гидравлическую связь сообщающейся с ней шиберной камеры с полостью всасывания рабочей камеры через другие шиберные камеры или через каналы, выполненные в роторе или в корпусе. В полости всасывания 28 одновременно несколько шиберов 8 находятся на разных стадиях разгона и торможения (фиг. 33). Шиберные камеры 7 в полости всасывания соединяются с указанной распределительной полостью всасывания 71 через силовые камеры 6, которые, в свою очередь, соединены каналами 27 с опорными полостями 25 опорной части ротора, составляя сквозной гидравлический тракт. Гидравлическое сопротивление каналов 27 и других составляющих указанного гидравлического тракта мало. Поэтому посредством указанной распределительной полости всасывания 71 каналы 18 в этих шиберах в этом случае соединены параллельно. В шиберную камеру того шибера, аксиальная скорость которого велика, жидкость протекает не только через каналы в самом этом шибере, но и через каналы в шиберах, аксиальная скорость которых мала, уменьшая тем самым падение давления в указанной шиберной камере. Степень повышения предельной скорости самовсасывания в этом случае определяется количеством шиберов, одновременно находящихся в полости всасывания. Если каналы выполнены не в шиберах, а в роторе между шиберами, то эффект перераспределения жидкости, протекающей в шиберные камеры для замещения выдвигаемых шиберов через параллельные каналы и распределительную полость, аналогичен. Повышение предельной скорости самовсасывания в несколько раз является важным преимуществом насосов с распределительной полостью. Соединение указанной распределительной полости 71 с портом всасывания посредством канала в корпусе в еще большей степени повышает указанную предельную скорость вращения ротора без кавитации. Выполнение также и распределительной полости нагнетания 73 напротив полости нагнетания 51 и соединения ее каналом 32 в корпусе с портом нагнетания 50 уменьшает гидравлические потери насоса.The implementation of the distribution suction cavity in the bearing cap opposite the suction cavity reduces the tendency to cavitation, because said distribution suction cavity provides a hydraulic connection of the sliding chamber connected with it to the working chamber suction cavity through other slide chambers or through channels made in the rotor or in the housing. In the suction cavity 28 at the same time several gates 8 are at different stages of acceleration and deceleration (Fig. 33). Sliding chambers 7 in the suction cavity are connected to the specified distribution suction cavity 71 through the force chambers 6, which, in turn, are connected by channels 27 to the supporting cavities 25 of the rotor bearing part, making up a through hydraulic path. The hydraulic resistance of the channels 27 and other components of the specified hydraulic path is small. Therefore, by means of the specified suction distribution cavity 71, the channels 18 in these gates in this case are connected in parallel. In the gate chamber of the gate, the axial speed of which is large, the fluid flows not only through the channels in this gate, but also through the channels in the gate, the axial speed of which is small, thereby reducing the pressure drop in the specified gate chamber. The degree of increase in the self-priming limiting rate in this case is determined by the number of gates simultaneously located in the suction cavity. If the channels are not made in the gates, but in the rotor between the gates, then the effect of the redistribution of fluid flowing into the sliding chambers to replace the sliding gates through the parallel channels and the distribution cavity is similar. Increasing the self-priming rate by several times is an important advantage of pumps with a distribution cavity. The connection of the specified distribution cavity 71 with the suction port through a channel in the housing further increases the specified maximum speed of rotation of the rotor without cavitation. Performing also the distribution cavity of the discharge 73 opposite the discharge cavity 51 and its connection by the channel 32 in the housing with the discharge port 50 reduces the hydraulic losses of the pump.

Другим способом преодоления склонности к кавитации и повышения предельной скорости самовсасывания является изменение характера движения шиберов. Замена аксиального перемещения шибера на поворот шибера вокруг некоторой оси, например параллельной оси вращения ротора, устраняет необходимость в шиберных каналах или параллельных каналах, т.к. для замещения жидкостью поворачиваемого шибера жидкость перетекает вокруг него в шиберной камере большого сечения без заметного падения давления. Для реализации такого способа преодоления склонности к кавитации более удобны гидромашины с силовым замыканием не на корпус, а на ротор. Подробное описание различий этих двух типов архитектуры и пример реализации такого движения шиберов приведено ниже.Another way to overcome the tendency to cavitate and increase the maximum self-absorption rate is to change the nature of the movement of the gates. Replacing the axial movement of the gate by turning the gate around a certain axis, for example parallel to the axis of rotation of the rotor, eliminates the need for gate channels or parallel channels, since to replace the swiveling gate with liquid, the liquid flows around it in the large-section sliding chamber without a noticeable pressure drop. To implement this method of overcoming the tendency to cavitation, hydraulic machines are more convenient with a force closure not on the body, but on the rotor. A detailed description of the differences between these two types of architecture and an example of the implementation of such a movement of gates is given below.

Силовое замыкание на корпус и антидеформационные камеры.Power closure to the housing and anti-deformation chambers.

Вышеприведенное описание относится к исполнениям роторных машин, в которых ротор заключен между рабочей и опорной торцевыми крышками корпуса, а рабочая камера и опорные полости выполнены на внешних торцевых поверхностях ротора. Аксиальные силы давления рабочей жидкости, действующие на ротор и на каждую его часть, рабочую и опорную, уравновешивают друг друга и сжимают каждую из частей ротора. Деформацией сжатия можно пренебречь для стальных конструкций. Аксиальная составляющая растягивающих сил давления жидкости в таких машинах приложена к корпусу. Будем называть такие конструкции роторными машинами с силовым замыканием на корпус.The above description refers to executions of rotary machines in which the rotor is enclosed between the working and supporting end covers of the housing, and the working chamber and supporting cavities are made on the outer end surfaces of the rotor. The axial forces of pressure of the working fluid acting on the rotor and on each of its parts, working and supporting, balance each other and compress each part of the rotor. Compression deformation can be neglected for steel structures. The axial component of the tensile forces of fluid pressure in such machines is applied to the body. We will call such constructions rotor machines with power closure to the body.

Силы давления, действующие на каждую из крышек изнутри роторной машины, не уравновешиваются снаружи встречными силами. При больших давлениях нагнетания деформация крышек и связывающих крышки элементов корпуса начинает влиять на качество торцевых уплотнений. Для работы с большими давлениями изобретение предусматривает средства предотвращения деформаций изолирующих поверхностей корпусных крышек.The pressure forces acting on each of the caps from inside the rotary machine are not balanced from the outside by opposing forces. At high discharge pressures, the deformation of the covers and the bonding covers of the casing elements begins to affect the quality of the mechanical seals. For high pressures, the invention provides a means of preventing the deformation of the insulating surfaces of body caps.

Изобретение предусматривает вариант исполнения указанных средств в виде принимающего на себя силы давления рабочей жидкости внешнего силового элемента крышки корпуса, на котором установлен внутренний функциональный элемент крышки, находящийся в скользящем изолирующем контакте с соответствующей частью ротора.The invention provides an embodiment of the above means in the form of a pressure of the working fluid which receives the external power element of the housing cover, on which the internal functional element of the cover is installed, which is in sliding insulating contact with the corresponding part of the rotor.

В простейшем случае для не слишком больших давлений изобретение предусматривает, что необходимое для изоляции прилегание поверхностей скользящего изолирующего контакта указанной крышки корпуса и соответствующей части ротора обеспечивается жесткостью силового элемента крышки корпуса. При этом крышка корпуса, включающая указанный жесткий силовой элемент и функциональный элемент, может быть выполнена как одна цельная деталь.In the simplest case, for not too large pressures, the invention provides that the fit of the sliding insulating contact surfaces of said housing cover and the corresponding part of the rotor required for insulation is ensured by the rigidity of the strength element of the housing cover. In this case, the housing cover, which includes the specified rigid power element and the functional element, can be made as one integral part.

- 17 011921- 17 011921

Для больших давлений предусматриваются гидравлические средства компенсации деформирующих воздействий жидкости на крышки корпуса. Для этого торцевые крышки корпуса выполняются из двух частей: внешнего силового элемента 29 (фиг. 34) и внутреннего функционального элемента 30, между которыми напротив полости нагнетания выполняется антидеформационная камера 31, соединенная с полостью нагнетания каналом 32. Форма, размеры и расположение антидеформационной камеры выбираются таким образом, чтобы компенсировать силы давления жидкости на внутренний функциональный элемент 30 крышки корпуса со стороны ротора силами давления жидкости со стороны антидеформационной камеры 31. В результате силы давления и связанные с ними деформации приходятся на внешний силовой элемент 29 крышки. Внутренний же функциональный элемент, разгруженный от сил давления рабочей жидкости, не подвергается деформациям и сохраняет форму уплотняющих поверхностей и качество уплотнений. Антидеформационная камера 31 уплотнена по периметру таким образом, чтобы деформация силового элемента 29 крышки не приводила к утечкам из этой камеры.For high pressures, hydraulic means are provided to compensate for the deforming effects of the liquid on the housing covers. To do this, the end covers of the housing are made of two parts: the external power element 29 (Fig. 34) and the internal functional element 30, between which an antideformation chamber 31 is connected opposite the discharge cavity and connected to the discharge cavity by channel 32. The shape, dimensions and location of the antideformation chamber are selected so as to compensate for the force of fluid pressure on the inner functional element 30 of the housing cover on the rotor side by the forces of fluid pressure on the anti-deformation chamber 31 side. The pressure forces and the deformations associated with them fall on the external force element 29 of the lid. The internal functional element, unloaded from the forces of pressure of the working fluid, does not undergo deformations and retains the shape of the sealing surfaces and the quality of the seals. Anti-deformation chamber 31 is sealed around the perimeter so that the deformation of the lid power element 29 does not lead to leaks from this chamber.

Элементы, связывающие между собой крышки корпуса в роторных машинах с силовым замыканием на корпус, могут быть выполнены в двух вариантах. Первый вариант предусматривает исполнение связующего элемента 33 в виде полого тела наподобие бочки, внутри которого между крышками образуется полость, в которой размещается ротор (фиг. 3, 4). Изобретение предусматривает также исполнение корпуса в форме, подобной катушке (фиг. 5), когда связующий элемент 33 корпуса проходит внутри ротора, установленного на подшипниках 34 и расположенного между торцевыми крышками корпуса 3, 5, соединёнными посредством стяжных гаек 35 со связующим элементом 33 корпуса.The elements interconnecting the case covers in rotary machines with force closure to the case can be made in two versions. The first option involves the execution of the connecting element 33 in the form of a hollow body like a barrel, inside which a cavity is formed between the lids in which the rotor is placed (Figs. 3, 4). The invention also provides for the execution of the housing in a form similar to a coil (FIG. 5), when the connecting member 33 of the housing passes inside a rotor mounted on bearings 34 and located between the end covers of the housing 3, 5 connected by connecting nuts 35 to the connecting connecting member 33 of the housing.

Силовое замыкание на ротор.Power circuit to the rotor.

Другой вариант исполнения средств предотвращения деформаций корпусных поверхностей указанных скользящих изолирующих контактов предусмотрен для роторных машин с силовым замыканием на ротор. Поскольку ротор принимает на себя радиальные составляющие сил давления рабочей жидкости в кольцевом пазе, он исполняется с достаточной прочностью и жесткостью.Another embodiment of the means for preventing deformations of the body surfaces of said sliding insulating contacts is provided for rotary machines with force closure to the rotor. Since the rotor assumes the radial components of the pressure forces of the working fluid in the annular groove, it is executed with sufficient strength and rigidity.

В машинах с силовым замыканием на ротор предусматривается объединение рабочей и опорной крышек корпуса в операционный узел корпуса, расположенный между рабочей и опорной частями ротора таким образом, чтобы рабочая торцевая поверхность рабочей части ротора находилась в скользящем изолирующем контакте с поверхностью рабочей крышки операционного узла корпуса, а поверхность опорного торца опорной части ротора находилась в скользящем изолирующем контакте с поверхностью опорной крышки операционного узла корпуса.In machines with a power closure to the rotor, the working and supporting covers of the housing are combined into an operational housing assembly located between the operating and supporting rotor parts so that the working end surface of the operating rotor part is in sliding insulating contact with the working cover surface of the operational assembly of the housing assembly the surface of the supporting end of the supporting part of the rotor was in sliding insulating contact with the surface of the supporting cover of the operating unit of the housing.

Операционный узел корпуса может быть выполнен в виде единой детали. В таком исполнении функцию рабочей крышки выполняет та торцевая поверхность операционного узла, которая находится в скользящем изолирующем контакте с рабочей торцевой поверхностью рабочей части ротора, а функцию опорной крышки выполняет противоположная торцевая поверхность операционного узла, находящаяся в скользящем изолирующем контакте с поверхностью опорного торца опорной части ротора. Соответствующие части такого операционного узла корпуса мы будем рассматривать в дальнейшем как рабочую и опорную крышки корпуса.The operating unit of the body can be made as a single part. In this design, the function of the working cover is performed by that end surface of the operating unit, which is in sliding insulating contact with the working end surface of the working part of the rotor, and the function of the supporting cover is performed by the opposite end surface of the operating unit, which is in sliding insulating contact with the surface of the supporting end of the supporting part of the rotor . We shall consider the corresponding parts of such an operational unit of the body in the future as the working and supporting caps of the body.

Изобретение предусматривает, что вышеописанная совокупность роторных элементов, обеспечивающая кинематическую связь рабочей и опорной частей ротора в таком исполнении, включает связующий элемент ротора, на который передаются растягивающие силы давления рабочей жидкости, стремящиеся отжать рабочую и опорную части ротора от крышек операционного узла корпуса и друг от друга. Указанный связующий элемент может быть соединен с обеими частями ротора посредством силовых камер изменяемой длины, либо быть связанным посредством указанных силовых камер с одной из частей ротора и жестко соединенным с другой частью ротора.The invention provides that the above-described set of rotor elements, providing a kinematic connection of the working and supporting parts of the rotor in this design, includes a connecting element of the rotor, to which the tensile forces of the working fluid pressure are transmitted, tending to press the working and supporting parts of the rotor from the covers of the operating unit of the housing and from each other friend The specified connecting element can be connected to both parts of the rotor by means of force chambers of variable length, or be connected by means of the specified force chambers to one of the parts of the rotor and rigidly connected to the other part of the rotor.

В одном из вариантов изобретения ротор имеет форму, подобную катушке (фиг. 6-10) с двумя разделенными частями большего диаметра 36, соединенными средней частью меньшего диаметра связующего элемента ротора 37. Рабочая камера расположена на внутренней торцевой поверхности одной или обеих частей большего диаметра.In one embodiment of the invention, the rotor has a shape similar to a coil (Fig. 6-10) with two separated parts of larger diameter 36 connected by a middle part of a smaller diameter of the connecting element of the rotor 37. The working chamber is located on the inner end surface of one or both parts of a larger diameter.

Через каналы в операционном узле 38 корпуса осуществляется всасывание и нагнетание рабочей жидкости. Канал всасывания может отсутствовать для погружных исполнений насосов. Внешние торцевые поверхности операционного узла выполняют те же функции, что и внутренние функциональные элементы рабочей и опорной крышек корпуса насосов с силовым замыканием на корпус. По меньшей мере одна из них несет на себе ограничитель обратного переноса и ограничитель прямого переноса.Through the channels in the operating unit 38 of the housing, the working fluid is sucked in and out. The suction channel may not be available for submersible pumps. The external end surfaces of the operating unit perform the same functions as the internal functional elements of the working and supporting covers of the pump casing with force closure to the casing. At least one of them bears the reverse transfer limiter and the direct transfer limiter.

В таком варианте изобретения ротор аналогичным образом исполняют состоящим из двух подвижных относительно друг друга частей: рабочей 1, содержащей шиберные камеры 7 с шиберами 8 и кольцевой паз 2, и опорной 4, содержащей либо опорные полости 25, либо так же кольцевой паз и шиберы, для варианта исполнения с двумя рабочими камерами. Одна из упомянутых частей ротора жестко соединяется со связующим элементом ротора, например выполняется в форме жесткой катушки, а вторая исполнятся в виде кольцевого элемента, надетого на среднюю часть связующего элемента ротора, и соединяется посредством силовых камер изменяемой длины с первой. На фиг. 6 показана машина с рабочей частью ротора, выполненной в виде кольцевого элемента, а на фиг. 10 - опорной частью ротора в виде кольцевого элемента.In this embodiment of the invention, the rotor is similarly executed consisting of two moving relative to each other parts: working 1, containing sliding chambers 7 with gates 8 and annular groove 2, and supporting 4, containing either supporting cavities 25, or also ring groove and gates, for the version with two working chambers. One of the mentioned parts of the rotor is rigidly connected to the connecting element of the rotor, for example, it is made in the form of a rigid coil, and the second is executed as an annular element, worn on the middle part of the connecting element of the rotor, and connected by means of force chambers of variable length with the first. FIG. 6 shows a machine with a working part of the rotor, made in the form of an annular element, and FIG. 10 - supporting part of the rotor in the form of an annular element.

- 18 011921- 18 011921

На фиг. 7 показан вариант исполнения ротора с двумя рабочими камерами в обеих частях ротора и двумя комплектами шиберов, причём одна из частей ротора выполнена в виде кольцевого элемента. На обеих крышках корпуса, то есть на обеих торцевых поверхностях операционного узла 38 корпуса выполнены ограничители прямого 15 и обратного 21 переноса. В данном случае также определения «рабочая» и «опорная» по отношению частей ротора и крышек корпуса относительны и используются нами для единства терминологии.FIG. 7 shows an embodiment of the rotor with two working chambers in both parts of the rotor and two sets of gates, one of the parts of the rotor being made in the form of an annular element. On both covers of the housing, that is, on both end surfaces of the operating unit 38 of the housing, the limiters of the forward 15 and reverse 21 of the transfer are made. In this case, the definitions of "working" and "supporting" in relation to the parts of the rotor and housing covers are relative and are used by us for the unity of terminology.

На фиг. 8, 9 показан вариант исполнения ротора с наличием отдельного несущего элемента 39 ротора, выполненного в виде катушки. Рабочая 1 и опорная 4 части ротора устанавливаются на среднюю связующую часть такого несущего элемента. В этом случае силовые камеры изменяемой длины 6 могут быть выполнены между внутренними торцами этого третьего несущего элемента и обеими или одной из частей ротора, рабочей или опорной.FIG. 8, 9 shows an embodiment of the rotor with the presence of a separate supporting element 39 of the rotor, made in the form of a coil. The working 1 and supporting 4 parts of the rotor are mounted on the middle connecting part of such a bearing element. In this case, the power chambers of variable length 6 can be made between the inner ends of this third bearing element and both or one of the rotor parts, working or supporting.

Растягивающие составляющие сил давления рабочей жидкости в таких машинах принимают на себя либо части ротора, обладающие достаточной жесткостью, либо части ротора, деформация которых не оказывает влияния на утечки.The tensile components of the working fluid pressure forces in such machines take on either parts of the rotor with sufficient rigidity or parts of the rotor whose deformation does not affect the leaks.

Для машин с силовым замыканием на ротор затруднено использование опорной части ротора для обмена рабочей жидкости между рабочей камерой и шиберной камерой в силу большой длины и сложной формы необходимых для этого внутрироторных каналов. Поэтому для таких машин удобно преодолевать склонность к кавитации также путем изменения характера движения шиберов и их формы.For machines with a power closure to the rotor, it is difficult to use the supporting part of the rotor for the exchange of working fluid between the working chamber and the sliding chamber due to the large length and complex shape of the inner rotor channels necessary for this. Therefore, for such machines it is convenient to overcome the tendency to cavitate also by changing the nature of the movement of the gates and their shape.

На фиг. 10 показан вариант машины, в котором рабочая часть ротора выполнена в виде катушки. В подобной конструкции для размещения механизма привода шиберов могут использоваться задний торец рабочей части 1 ротора и примыкающая к нему часть корпуса 40. Шиберы 8 размещены в шиберных камерах 7 рабочей части 1 ротора с возможностью поворота вокруг оси 41, параллельной оси вращения ротора 9. Каждый шибер снабжен осевым выступом 42, проходящим через задний торец рабочей части 1 ротора. На осевой выступ 42 установлен поворотный рычаг 43, скользящий при вращении ротора по кулачковой направляющей канавке 44 и поворачивающий шибер таким образом, что в зоне прямого переноса шибер перекрывает кольцевой паз 2, а в зоне обратного переноса шибер убран из кольцевого паза в шиберную камеру 7. Перетекание жидкости при повороте шибера не вызывает заметного падения давления, способного вызвать кавитацию. Глубина рабочей камеры в такой конструкции может быть увеличена, что приведет к увеличению объемной подачи при тех же габаритах. Увеличение отношения глубины рабочей камеры к диаметрам уплотняющих поверхностей ротора и корпуса приводит, в свою очередь, к уменьшению доли потерь на трение в общей мощности, а следовательно, и к увеличению эффективности гидромашины.FIG. 10 shows a variant of the machine in which the working part of the rotor is made in the form of a coil. In this design, the rear end of the working part 1 of the rotor and the adjoining part of the body 40 can be used to accommodate the drive mechanism for the gates. provided with an axial protrusion 42, passing through the rear end of the working part 1 of the rotor. A pivot arm 43 is mounted on the axial protrusion 42, sliding as the rotor rotates along the cam guide groove 44 and turns the gate in such a way that, in the direct transfer zone, the gate gate overlaps the ring groove 2, and in the reverse transfer zone the gate gate is removed from the ring groove in the slide chamber 7. The flow of fluid when turning the gate does not cause a noticeable drop in pressure that can cause cavitation. The depth of the working chamber in this design can be increased, which will lead to an increase in volumetric flow with the same dimensions. An increase in the ratio of the depth of the working chamber to the diameters of the sealing surfaces of the rotor and the housing leads, in turn, to a reduction in the share of friction losses in the total power, and consequently, to an increase in the efficiency of the hydraulic machine.

В машинах с силовым замыканием на ротор операционный узел корпуса испытывает симметричные сжимающие силы давления жидкости и в целом является уравновешенным, что является эффективным средством предотвращения деформаций его поверхностей скользящих изолирующих контактов. Способ его установки на корпус должен обеспечивать возможность ввода-вывода жидкости из рабочей камеры насоса и предотвращать вращение операционного узла вокруг оси вращения ротора относительно корпуса (сам корпус при этом может вращаться относительно шасси гидромеханической системы в целом).In machines with a force closure on the rotor, the operating unit of the case experiences symmetric compressive forces of fluid pressure and is generally balanced, which is an effective means of preventing deformations of its surfaces by sliding insulating contacts. The method of its installation on the housing should ensure the possibility of liquid input-output from the pump working chamber and prevent rotation of the operating unit around the axis of rotation of the rotor relative to the housing (the housing itself can rotate relative to the chassis of the hydromechanical system as a whole).

Для уравнивания давления в полостях между операционным узлом корпуса и частями ротора, в машине выполняются каналы, соединяющие между собой опорные полости 25 опорной части 4 ротора, силовые камеры 6 внутри ротора, шиберные камеры 7 и полости в рабочей камере. Эти каналы могут быть выполнены в роторе, проходя через среднюю связующую часть ротора. Предпочтительный вариант исполнения машин с силовым замыканием на ротор предусматривает выполнение каналов 70 в операционном узле корпуса 38, в том числе в ограничителе прямого переноса и в ограничителе обратного переноса (фиг. 25-28). В этом случае сквозные каналы 70 в операционном узле 38 корпуса в зонах переноса должны быть исполнены таким образом, чтобы препятствовать перетеканию рабочей жидкости между соседними переносимыми объемами и полостями всасывания и нагнетания. Это означает, что уплотнительные выступы 17 шиберов 8 или донные уплотняющие выступы 23, находящиеся в скользящем контакте с изолирующей поверхностью соответствующего ограничителя переноса, должны полностью перекрывать указанные сквозные каналы 70 операционного узла 38, проходя соответствующий участок, причем канал в ограничителе прямого 15 или обратного 21 переноса, который перекрыт поверхностью шибера 8 или дна кольцевого паза 2 со стороны рабочей части 1 ротора, в то же время перекрывается скользящим изолирующим контактом поверхности опорной части 4 ротора с опорной крышкой 5 операционного узла 38 корпуса.To equalize the pressure in the cavities between the operating unit of the housing and the rotor parts, channels are made in the machine that connect the supporting cavities 25 of the rotor support part 4, the force chambers 6 inside the rotor, the sliding chambers 7 and the cavities in the working chamber. These channels can be made in the rotor, passing through the middle connecting part of the rotor. A preferred embodiment of machines with a power closure to the rotor provides for the implementation of channels 70 in the operating unit of the housing 38, including in the direct transfer limiter and in the reverse transfer limiter (Fig. 25-28). In this case, the through channels 70 in the operating unit 38 of the housing in the transfer zones must be designed in such a way as to prevent the overflow of working fluid between adjacent transferred volumes and suction and discharge cavities. This means that the sealing protrusions 17 of the gates 8 or bottom sealing protrusions 23, which are in sliding contact with the insulating surface of the respective transfer limiter, must completely block the indicated through channels 70 of the operating unit 38, passing the corresponding section, and the channel in the limiter of the forward 15 or reverse 21 transfer, which is blocked by the surface of the gate 8 or the bottom of the annular groove 2 from the side of the working part 1 of the rotor, at the same time overlaps with a sliding insulating contact of the surface of the supports Node 4 of the rotor with a support cover 5 of the operating unit 38 of the housing.

Изобретение предусматривает также такое исполнение машины с силовым замыканием на ротор, в котором опорные полости 25 выполнены не в опорном торце опорной части 4 ротора, а в опорной крышке операционного узла корпуса 38 (фиг. 25, 27, 28). Средства изоляции опорных полостей в таком исполнении включают разделительные перемычки между полостями в корпусе, характер прилегания которых к опорной части ротора определяет утечки между опорными полостями, и периферийные изолирующие поверхности, характер прилегания которых к опорной части ротора определяет утечки из опорных полостей в дренаж.The invention also provides such a machine with a power closure to the rotor, in which the bearing cavities 25 are not made in the supporting end of the supporting part 4 of the rotor, but in the bearing cover of the operating unit of the housing 38 (FIGS. 25, 27, 28). The means of insulating the bearing cavities in this design include separating bridges between the cavities in the housing, the nature of which adjoins to the rotor bearing part determines leaks between the reference cavities, and peripheral insulating surfaces, the nature of which fit to the rotor bearing part determines leaks from the reference cavities into the drainage.

Расположение, форма и площадь этих опорных полостей на опорной крышке операционного узлаThe location, shape and area of these support cavities on the support cover of the operating unit

- 19 011921 корпуса, с учетом площади скользящего изолирующего контакта средств изоляции опорных полостей с опорной частью ротора и распределения давления в нем, выбираются таким образом, чтобы силы давления рабочей жидкости, заключенной в силовых камерах изменяемой длины, стремящиеся прижать опорную часть ротора к опорной крышке операционного узла корпуса, существенно уравновешивались силами давления со стороны опорных полостей, обеспечивая лишь небольшой, необходимый для изоляции поджим опорной части ротора к соответствующим уплотняющим элементам корпуса.- 19 011921 housing, taking into account the area of the sliding insulating contact of the insulation means of the supporting cavities with the rotor support part and pressure distribution in it, are chosen so that the pressure forces of the working fluid enclosed in the force chambers of variable length, tending to press the rotor support part to the support cover the operating unit of the housing was substantially balanced by the pressure forces from the supporting cavities, providing only a small, necessary for isolation, pressing of the supporting part of the rotor to the corresponding sealing m hull elements.

Радиальные размеры этих полостей выбираются таким образом, чтобы обеспечивать описанное существенное гидравлическое уравновешивание опорной части ротора, а их дуговые размеры выбираются таким образом, чтобы препятствовать перетеканию рабочей жидкости между соседними переносимыми объемами и полостями всасывания и нагнетания. Это означает, что изолирующие поверхности опорной части 4 ротора, включающие перемычки между каналами 27 (фиг. 27), находящиеся в скользящем контакте с изолирующей поверхностью операционного узла 38 корпуса, должны полностью перекрывать указанные опорные полости 25 операционного узла 38, проходя соответствующий участок. В таком варианте исполнения, как на фиг. 25, 28, поверхность опорного торца опорной части 4 ротора может не содержать никаких полостей. Указанные опорные полости 25 в опорной крышке операционного узла корпуса гидравлически сообщаются указанными каналами 70 с соседними по угловому расстоянию полостями в рабочей камере рабочей части 1 ротора таким образом, что каждый выполненный в ограничителе прямого 15 или обратного 21 переноса канал 70, который перекрыт поверхностью шибера 8 или дна кольцевого паза 2 со стороны рабочей части 1 ротора, сообщается с опорной полостью 25, которая в то же время перекрывается скользящим изолирующим контактом поверхности опорной части 4 ротора с опорной крышкой 5 операционного узла корпуса 38.The radial dimensions of these cavities are chosen in such a way as to ensure the substantial hydraulic balancing of the rotor bearing part described, and their arc dimensions are chosen so as to prevent the working fluid from flowing between adjacent transferred volumes and suction and discharge cavities. This means that the insulating surfaces of the supporting part 4 of the rotor, including the jumpers between the channels 27 (Fig. 27), which are in sliding contact with the insulating surface of the operating unit 38 of the housing, must completely block the indicated supporting cavities 25 of the operating unit 38, passing the corresponding section. In this embodiment, as in FIG. 25, 28, the surface of the supporting end of the supporting part 4 of the rotor may not contain any cavities. These supporting cavities 25 in the support cover of the operating unit of the housing are hydraulically communicated by the indicated channels 70 with adjacent cavities along the angular distance in the working chamber of the working part 1 of the rotor in such a way that each channel 70 in the forward limiter 15 or reverse transfer 21 that is blocked by the surface of the gate 8 or the bottom of the annular groove 2 from the side of the working part 1 of the rotor, communicates with the reference cavity 25, which at the same time overlaps with a sliding insulating contact of the surface of the supporting part 4 of the rotor with the supports Noah cover 5 operational site of the housing 38.

В частном случае изобретения поперечные размеры каналов 70 близки к поперечным размерам опорных полостей 25 или даже совпадают с ними (фиг. 27).In the particular case of the invention, the transverse dimensions of the channels 70 are close to or even coincide with the transverse dimensions of the reference cavities 25 (FIG. 27).

Возможно также исполнение машин с силовым замыканием на ротор, который выполнен не в виде катушки, а в виде полого тела (бочки) (фиг. 11), в котором связующий элемент ротора 37 содержит среднюю часть, выполненную в виде полого цилиндра 45, соединяющего разделенные торцевые части 46 ротора таким образом, что внутри ротора образуется полость, в которой установлен операционный узел 38 корпуса. Операционный узел корпуса в этом случае устанавливается на корпус посредством вала 47, проходящего по оси через одну из раздельных торцевых частей 46 ротора. Предлагаемые решения для таких роторов аналогичны решениям для роторов в виде катушки.It is also possible to perform machines with a power closure on the rotor, which is not made in the form of a coil, but in the form of a hollow body (barrel) (Fig. 11), in which the connecting element of the rotor 37 contains a middle part made in the form of a hollow cylinder 45 connecting the separated the end parts 46 of the rotor in such a way that a cavity is formed inside the rotor in which the operating unit 38 of the housing is installed. The operating unit of the housing in this case is mounted on the housing by means of the shaft 47, which passes along the axis through one of the separate end parts 46 of the rotor. The proposed solutions for such rotors are similar to solutions for rotors in the form of a coil.

Возможно также соединение опорной и рабочей частей ротора непосредственно совокупностью силовых камер изменяемой длины 6 (фиг. 12), выполненных таким образом, чтобы силы давления рабочей жидкости, заключенной в них, стремились сблизить рабочую 1 и опорную 4 части ротора и уравновесить силы давления, отталкивающие их от операционного узла 38 корпуса и друг от друга.It is also possible to connect the supporting and working parts of the rotor directly with a set of force chambers of variable length 6 (Fig. 12), designed in such a way that the pressure forces of the working fluid enclosed in them seek to bring the working 1 and the supporting 4 parts of the rotor closer and balance the pressure forces repulsive them from the operating unit 38 of the body and from each other.

Благодаря описанной способности силовых камер изменяемой длины сохранять герметичность при взаимных движениях частей ротора, включающих наклоны, силовые камеры в роторах таких машин, когда они установлены на рабочей или опорной части с обратной стороны от операционного узла корпуса, помимо своих основных функций выполняют еще и функцию предотвращения деформаций изолирующих поверхностей соответствующей части ротора под действием аксиальных составляющих сил давления рабочей жидкости, аналогично антидеформационным камерам в машинах с силовым замыканием на корпус. Таким образом, под действием сил давления деформируется внешняя часть связующего элемента ротора, на которую опираются силовые камеры и деформации которой несущественны для изоляции.Due to the described ability of power chambers of variable length to maintain airtightness when reciprocating rotor parts, including inclinations, power chambers in the rotors of such machines, when they are installed on the working or supporting part on the reverse side of the operating unit of the body, in addition to their main functions, they also perform the function of preventing deformations of the insulating surfaces of the corresponding part of the rotor under the action of axial components of the pressure force of the working fluid, similar to the anti-deformation chambers in machines with power closure to the housing. Thus, under the action of pressure forces, the external part of the connecting element of the rotor is deformed, on which the force chambers rest and whose deformations are not essential for isolation.

Конструкции с силовым замыканием на ротор приводят к усложнению ротора, но позволяют значительно упростить и облегчить конструкцию корпуса. Это может быть важно, если такая конструкция используется, например, в качестве насосно-моторного звена в двухпоточной или многопоточной объемной гидромеханической трансмиссии, в которой и ротор и корпус должны вращаться относительно шасси агрегата. Использование внешнего торца ротора для размещения механизма привода шиберов и изменение характера их движения в роторе позволяет увеличить за счет этого относительную глубину рабочей камеры и КПД машины, а также устранить причины кавитации в шиберных камерах.Structures with a power closure to the rotor lead to a complication of the rotor, but they can significantly simplify and facilitate the design of the housing. This may be important if such a design is used, for example, as a pumping-motor link in a two-flow or multi-flow hydromechanical transmission in which both the rotor and the housing must rotate relative to the unit chassis. Using the outer end of the rotor to accommodate the drive mechanism for the gates and changing the nature of their movement in the rotor allows you to increase the relative depth of the working chamber and the efficiency of the machine, as well as eliminate the causes of cavitation in the slide chambers.

В описанных вариантах изобретения средства выравнивания локальных давлений включают совокупность каналов в роторе, а также в некоторых исполнениях включают каналы в корпусе, в частности в операционном узле корпуса. В зависимости от компоновки конкретного исполнения изобретения указанная совокупность каналов в роторе включает либо каналы, соединяющие силовые камеры изменяемой длины с кольцевым пазом рабочей части ротора, либо каналы, соединяющие силовые камеры изменяемой длины с опорными полостями, либо каналы, соединяющие опорные полости с кольцевым пазом рабочей части ротора, либо комбинацию перечисленных каналов. Указанные каналы в роторе могут включать шиберные камеры, каналы в шиберах, а также каналы в силовых камерах.In the described embodiments of the invention, the means for equalizing local pressures include a plurality of channels in the rotor, and also in some embodiments include channels in the housing, in particular in the operating unit of the housing. Depending on the layout of a particular invention, said set of channels in the rotor includes either channels connecting power chambers of variable length with an annular groove of the working part of the rotor, or channels connecting power chambers of variable length with supporting cavities, or channels connecting the basic cavities with the working ring groove parts of the rotor, or a combination of the listed channels. These channels in the rotor may include sliding chambers, channels in the gates, as well as channels in the power chambers.

Изобретение предусматривает также исполнения, в которых силовые камеры изменяемой длины непосредственно сообщаются с кольцевым пазом (фиг. 28) или с опорными полостями (фиг. 13). В последнем случае предусматривается исполнение машины, в котором силовые камеры изменяемой длины 6 состоят из вмещающих элементов в виде силовых полостей 14 рабочей части 1 ротора, непосредственноThe invention also provides for versions in which the force chambers of variable length directly communicate with the annular groove (Fig. 28) or with the support cavities (Fig. 13). In the latter case, the machine is designed in which the power chambers of variable length 6 consist of enclosing elements in the form of power cavities 14 of the working part 1 of the rotor, directly

- 20 011921 сообщающихся с кольцевым пазом 2 рабочей части 1 ротора, силовых полостей 14 опорной части 4 ротора, непосредственно сообщающихся с опорными полостями 25 между опорной частью 4 ротора и опорной крышкой 5 и вложенных элементов в виде соединителей 12, помещённых в указанные силовые полости. В таком исполнении средства выравнивания локальных давлений включают отверстия 48 (фиг. 13) в роторе, образуемые при указанном непосредственном соединении силовых камер 6 с кольцевым пазом 2, каналы 26 в соединителях 12 и отверстия 72, образуемые при непосредственном соединении силовых камер 6 с опорными полостями 25. В варианте исполнения подобной машины с силовым замыканием на ротор средства выравнивания локальных давлений включают отверстия 48 в роторе, образуемые при указанном непосредственном соединении силовых камер 6 с кольцевым пазом 2 и каналы 70 в операционном узле корпуса 38, соединяющие кольцевой паз 2 с опорными полостями 25.- 20 011921 communicating with the annular groove 2 of the working part 1 of the rotor, the power cavities 14 of the supporting part 4 of the rotor, directly communicating with the supporting cavities 25 between the supporting part 4 of the rotor and the supporting cover 5 and the inserted elements in the form of connectors 12, placed in the specified force cavity. In this design, the means for equalizing local pressures include holes 48 (FIG. 13) in the rotor, formed at the specified direct connection of the force chambers 6 with the annular groove 2, channels 26 in the connectors 12, and holes 72, formed at the direct connection of the force chambers 6 with the reference cavities 25. In the embodiment of a similar machine with a force closure to the rotor, the means for equalizing local pressures include holes 48 in the rotor, formed at the specified direct connection of the force chambers 6 with an annular groove 2 and channels 70 in the operational node of the housing 38, connecting the annular groove 2 with the reference cavities 25.

Резюме предлагаемого решения.Summary of the proposed solution.

Таким образом, суть описанных решений, устраняющих причины диссипативных потерь энергии на трение в торцевых уплотнениях и кавитацию, а также повышающих надежность насосов, заключается в том, что ротор выполняется из двух частей: рабочей и опорной, соединенных посредством силовых камер изменяемой длины таким образом, чтобы изменение длины силовых камер приводило к небольшим взаимным осевым перемещениям и наклонам рабочей и опорной частей ротора, необходимым для обеспечения их скользящего изолирующего контакта с соответствующими уплотняющими поверхностями рабочей и опорной крышек корпуса. Между опорной частью ротора и опорной крышкой корпуса выполнены опорные полости.Thus, the essence of the described solutions, which eliminate the causes of dissipative frictional energy losses in face seals and cavitation, as well as increase the reliability of pumps, is that the rotor is made of two parts: working and supporting, connected by means of force chambers of variable length in such a way so that the change in the length of the power chambers leads to small mutual axial displacements and inclinations of the working and supporting parts of the rotor, necessary to ensure their sliding insulating contact with the corresponding seals sculpturing surfaces of the working and supporting covers of the case. Between the supporting part of the rotor and the supporting cover of the housing there are supporting cavities.

Средства выравнивания локальных давлений обеспечивают равенство давлений во всех силовых камерах давлениям в соответствующих опорных полостях и полостях рабочей камеры, независимо от характера прилегания поверхностей всех скользящих изолирующих контактов и связанных с ними утечек. За счет выбора форм, размеров и расположения силовых камер и опорных полостей формируется близкое к зеркально-симметричному распределение сил давления, действующих на противоположные торцы обеих частей ротора, и уравновешивающих, таким образом, каждую из этих частей по отдельности. Необходимый для обеспечения изоляции в торцевых уплотнениях прижим частей ротора к крышкам корпуса и пропорциональные ему потери на трение могут быть в разумных пределах сколь угодно малыми. Указанное равенство давлений, определяющее этот прижим, не нарушается изменением характера прилегания поверхностей скользящих изолирующих контактов, в частности, возникновением локальных дефектов на уплотняющих поверхностях.The means of equalizing local pressures ensure equal pressures in all force chambers and pressures in the corresponding support cavities and cavities of the working chamber, regardless of the nature of the fit of the surfaces of all sliding insulating contacts and the associated leakages. Due to the choice of shapes, sizes and location of the power chambers and supporting cavities, a close to mirror-symmetric distribution of pressure forces acting on the opposite ends of both parts of the rotor, and thus balancing each of these parts separately, is formed. The clamping of the rotor parts to the housing covers, which is necessary for providing insulation in the mechanical seals, and proportional friction losses, can be reasonably small in reasonable limits. The indicated equality of pressures, which determines this clamping, is not disturbed by a change in the nature of the fit of the surfaces of the sliding insulating contacts, in particular, by the occurrence of local defects on the sealing surfaces.

При этом один из узлов, роторный или статорный (здесь он чаще называется корпусом), выполняется таким образом, чтобы принимать на себя растягивающие силы давления рабочей жидкости, а второй при этом принимает на себя сжимающие силы давления рабочей жидкости. В узле, принимающем на себя растягивающие силы давления рабочей жидкости, элементы, деформирующиеся под действием аксиальных сил давления, отделяются средствами передачи давления от элементов, плоские поверхности которых обеспечивают скользящий изолирующий контакт.In this case, one of the assemblies, rotor or stator (here it is often called a housing), is made in such a way as to assume the tensile forces of the working fluid pressure, while the second takes on the compressive forces of the working fluid pressure. In the node, which takes upon itself the tensile forces of pressure of the working fluid, the elements deformed under the action of axial pressure forces are separated by means of pressure transfer from the elements whose flat surfaces provide a sliding insulating contact.

Опорная часть ротора насосов с силовым замыканием на корпус посредством каналов в ней и распределительной полости в опорной крышке корпуса используется для всасывания жидкости в шиберные камеры и силовые камеры.The supporting part of the rotor of the pump with force closure to the housing through channels in it and the distribution cavity in the bearing cover of the housing is used to suck the liquid into the sliding chambers and power chambers.

Указанные каналы имеют большое проходное сечение, не создают значимых перепадов давления при перетекании жидкости и не подвержены влиянию взвешенных частиц.These channels have a large flow area, do not create significant pressure drops when fluid flows, and are not influenced by suspended particles.

Внешний торец ротора насосов с силовым замыканием на ротор может быть использован для размещения механизма привода шиберов с поворотным движением, не создающим значимых перепадов давления в шиберной камере.The outer end of the rotor of the pump with a force closure to the rotor can be used to accommodate the drive mechanism for the gate valves with a rotary motion that does not create significant pressure drops in the gate chamber.

Подробное описание устройства одной из реализаций предлагаемого изобретенияA detailed description of the device one of the implementations of the invention

Для подробного описания устройства и функционирования одной из реализаций предлагаемого изобретения, рассмотрим вариант роторной шиберной машины с силовым замыканием на корпус в виде полого цилиндра («бочки») и с одним рабочим кольцевым пазом.For a detailed description of the device and the operation of one of the implementations of the present invention, consider a variant of a rotor vane machine with a force closure on the body in the form of a hollow cylinder (“barrel”) and with one working ring groove.

Роторная шиберная машина в данном варианте реализации изобретения (фиг. 1-4, 33, 34) содержит два главных узла: корпус и установленный в корпусе с возможностью вращения ротор.Rotary vane machine in this embodiment of the invention (Fig. 1-4, 33, 34) contains two main nodes: the housing and mounted in the housing with the possibility of rotation of the rotor.

Ротор содержит рабочую часть 1 с шиберными камерами 7, на рабочей торцевой поверхности которой выполнен кольцевой паз 2 постоянного прямоугольного сечения, соединяющийся с шиберными камерами 7, в которых расположены шиберы 8 со сквозными каналами 18.The rotor contains a working part 1 with gate chambers 7, on the working end surface of which an annular groove 2 of constant rectangular cross-section is made, which connects with gate chambers 7 in which the gates 8 with through channels 18 are located.

Корпус 40 выполнен с входным 49 и выходным 50 портами и с торцевыми рабочей 3 и опорной 5 крышками, каждая из которых состоит из силового элемента 29 и внутреннего функционального элемента 30, причём между указанными силовыми и функциональными элементами выполнены антидеформационные камеры 31, сообщающиеся с выходным портом 50, а на функциональном элементе опорной крышки выполнены распределительные полости всасывания 71 и нагнетания 73, разделенные изолирующими перемычками 64.The housing 40 is made with input 49 and output 50 ports and with end working 3 and supporting 5 caps, each of which consists of a power element 29 and an internal functional element 30, with anti-deformation chambers 31 communicating with the output port between these power and functional elements 50, and on the functional element of the support cover there are made distribution suction cavities 71 and discharge 73, separated by insulating jumpers 64.

Рабочая камера машины ограничена в радиальном направлении внутренними поверхностями кольцевого паза 2, а в осевом направлении - внутренней поверхностью рабочей крышки 3 корпуса и дном кольцевого паза 20. В рабочей камере установлен ограничитель прямого переноса 15, ограничитель обThe working chamber of the machine is radially limited by the inner surfaces of the annular groove 2, and in the axial direction by the inner surface of the working cover 3 of the housing and the bottom of the annular groove 20. In the working chamber there is a direct transfer limiter 15, the limiter is about

- 21 011921 ратного переноса 21 и образованы полость всасывания 28, которая соединена с входным портом 49, и полость нагнетания 51, которая соединена с выходным портом 50. Соединение полостей всасывания и нагнетания с входным и выходным портами выполнено соответственно через каналы 52, 53 в рабочей крышке 3 корпуса 40.- 21 011921 martial transfer 21 and formed the suction cavity 28, which is connected to the input port 49, and the discharge cavity 51, which is connected to the output port 50. The connection of the suction and discharge cavities to the input and output ports is made respectively through the channels 52, 53 cover 3 of the housing 40.

Для рассмотрения процессов, происходящих в машине при переносе рабочей жидкости, выделены четыре зоны: зона всасывания А, зона прямого переноса Б, зона нагнетания В и зона обратного переноса Г.For consideration of the processes occurring in the car during the transfer of the working fluid, four zones have been identified: suction zone A, direct transfer zone B, discharge zone C and reverse transfer zone G.

Зона всасывания А соответствует расположению полости всасывания 28, а зона нагнетания В соответствует расположению полости нагнетания 51. Зона прямого переноса Б расположена между зонами всасывания А и нагнетания В. В этой зоне жидкость, заключенная в рабочей камере между шиберами 8 и в полостях ротора, сообщающихся с рабочей камерой, переносится из зоны всасывания А в зону нагнетания В. В зоне обратного переноса Г происходит обратный перенос части жидкости из зоны нагнетания В в зону всасывания А.The suction zone A corresponds to the location of the suction cavity 28, and the discharge zone B corresponds to the location of the discharge cavity 51. The direct transfer zone B is located between the suction zones A and discharge B. In this zone, the fluid enclosed in the working chamber between the gates 8 and in the cavities of the rotor communicating with the working chamber, is transferred from the suction zone A to the discharge zone B. In the reverse transfer zone G, a reverse transfer of a part of the liquid from the discharge zone B to the suction zone A. occurs.

Ограничитель прямого переноса 15 установлен на рабочей крышке корпуса, расположен в рабочей камере в зоне прямого переноса Б и контактирует со скольжением с торцевыми поверхностями шиберов 8, выдвигаемых в кольцевой паз 2, обеспечивая, таким образом, возможность отделения шиберами от полости всасывания 28 и от полости нагнетания 51 по меньшей мере одной междушиберной полости 62.The direct transfer limiter 15 is installed on the working cover of the housing, located in the working chamber in the direct transfer area B and in contact with sliding with the end surfaces of the gates 8, which are extended in the annular groove 2, thus providing the possibility of separating the gates from the suction cavity 28 and from the cavity discharge 51 at least one inter-cavity cavity 62.

В других реализациях настоящего изобретения указанный ограничитель может быть сделан подвижным в аксиальном направлении. При его аксиальном перемещении изменяется площадь поперечного сечения рабочей камеры в зоне прямого переноса и, следовательно, производительность машины. Для управления его аксиальным перемещением машина должна быть снабжена механизмом привода ограничителя прямого переноса. В машине фиксированной производительности указанный ограничитель прямого переноса может быть выполнен как плоская изолирующая перемычка на рабочей крышке корпуса.In other implementations of the present invention, the specified limiter can be made movable in the axial direction. With its axial movement changes the cross-sectional area of the working chamber in the zone of direct transfer and, consequently, the performance of the machine. To control its axial movement, the machine must be equipped with a direct transfer limiter drive mechanism. In a fixed-capacity machine, the specified direct transfer limiter can be made as a flat insulating jumper on the working case cover.

Ограничитель обратного переноса 21 установлен на рабочей крышке 3 корпуса, расположен в рабочей камере в зоне обратного переноса Г, контактирует со скольжением с роторными средствами изоляции обратного переноса, а именно с внутренними поверхностями кольцевого паза 2, и разделяет, таким образом, полости всасывания 28 и нагнетания 51 рабочей камеры.The reverse transfer limiter 21 is installed on the working cover 3 of the housing, located in the working chamber in the reverse transfer zone G, is in contact with sliding with the rotor means of isolating the reverse transfer, namely with the inner surfaces of the annular groove 2, and separates the suction cavities 28 and discharge 51 working chamber.

Механизм привода шиберов выполнен в виде кулачкового механизма, включающего в себя установленный на корпусе 40 носитель 55 направляющей канавки 44, в которой скользят боковые выступы 56 шиберов 8. Профиль канавки определяет характер осевого движения шиберов при вращении ротора. Механизм привода шиберов управляет циклическим движением шиберов 8 относительно рабочей части 1 ротора при его вращении таким образом, что шиберы 8 в зоне всасывания А аксиально выдвигаются из шиберных камер 7 в кольцевой паз 2 и в зоне прямого переноса Б перекрывают поперечное сечение рабочей камеры, а в зоне нагнетания В убираются из кольцевого паза 2 в шиберные камеры 7 и открывают поперечное сечение рабочей камеры в зоне обратного переноса Г.The drive mechanism of the gates is made in the form of a cam mechanism, which includes the carrier 55 of the guide groove 44 mounted on the housing 40, in which the side projections 56 of the gates 8 slide. The profile of the groove determines the nature of the axial movement of the gates when the rotor rotates. The drive mechanism of the gates controls the cyclic movement of the gates 8 relative to the working part 1 of the rotor when it is rotated so that the gates 8 in the suction zone A are axially extended from the slide chambers 7 into the annular groove 2 and in the direct transfer zone B overlap the working chamber cross section the discharge zone B is removed from the annular groove 2 into the sliding chambers 7 and the cross section of the working chamber is opened in the reverse transfer zone G.

Ограничитель прямого переноса 15 снабжен участком размыкания, на котором выполнена канавка 63 (фиг. 2). Размер и расположение канавки выбраны таким образом, чтобы обеспечить выравнивание давления на торцах шибера к моменту начала его осевого движения из кольцевого паза в шиберную камеру.The direct transfer limiter 15 is provided with an opening portion, on which groove 63 is made (FIG. 2). The size and location of the grooves are chosen so as to ensure the equalization of pressure at the ends of the gate by the moment of the beginning of its axial movement from the annular groove to the gate chamber.

Характер движения шиберов в других реализациях настоящего изобретения может быть иным. Допустимы любые способы движения шиберов относительно ротора, приводящие к циклическому изменению степени перекрывания шибером поперечного сечения кольцевого паза. Например, кроме конструкций с аксиальным движением, возможны конструкции и с радиальным движением шиберов, с поворотным, а также с их комбинацией. В насосах с изменяемой производительностью указанный механизм привода шиберов должен быть кинематически связан с аксиально-подвижным ограничителем прямого переноса для того, чтобы обеспечивать изменение степени выдвижения шиберов из шиберных камер в кольцевой паз, соответствующее изменению площади поперечного сечения рабочей камеры в зоне прямого переноса.The nature of the movement of the gates in other implementations of the present invention may be different. Any ways of movement of the gates relative to the rotor, leading to a cyclic change in the degree of overlap of the cross section of the annular groove by the gate, are permissible. For example, in addition to structures with axial movement, designs are also possible with radial movement of gates, with swiveling, as well as with their combination. In pumps with variable performance, the specified drive mechanism for gates must be kinematically connected with an axially movable direct transfer limiter in order to vary the degree of extension of the gates from the slide chambers into the annular groove corresponding to the change in the cross-sectional area of the direct transfer zone.

Ротор также содержит опорную часть 4 (фиг. 1-4), на внешнем торце которой выполнены опорные полости 25. Указанные опорные полости изолированы плоскими поверхностями средств изоляции опорных полостей, а именно изолирующих перемычек 57 и периферийных торцевых уплотнений 58, за счет скользящего изолирующего контакта указанных плоских поверхностей с плоскими изолирующими поверхностями функционального элемента 30 опорной крышки 5 корпуса 40.The rotor also contains a supporting part 4 (Fig. 1-4), on the outer end of which the supporting cavities 25 are made. These supporting cavities are insulated with flat surfaces of the insulation means of the supporting cavities, namely insulating bridges 57 and peripheral mechanical seals 58, due to a sliding insulating contact these flat surfaces with flat insulating surfaces of the functional element 30 of the support cover 5 of the housing 40.

Указанные рабочая и опорная часть ротора установлены на подшипниках 34 на рабочей 3 и опорной 5 крышках корпуса 40, соответственно, и соединены с входным валом 60 посредством шарниров 61 таким образом, чтобы вращаться синхронно, но иметь при этом возможность совершать относительно друг друга небольшие осевые перемещения и наклоны, по меньшей мере, достаточные для обеспечения скользящего изолирующего контакта обеих указанных частей ротора с соответствующими крышками корпуса.These working and supporting parts of the rotor are mounted on bearings 34 on working 3 and supporting 5 covers of housing 40, respectively, and connected to input shaft 60 by means of hinges 61 in such a way as to rotate synchronously, but to have small axial displacements relative to each other. and inclinations at least sufficient to provide a sliding insulating contact of both said rotor parts with corresponding housing covers.

Ротор также содержит силовые камеры изменяемой длины 6, расположенные между рабочей частью 1 ротора и опорной частью 4 ротора. В данном варианте машины указанные силовые камеры образованы силовыми полостями 14, выполненными на обращенных друг к другу поверхностях рабочей 1 иThe rotor also contains power chambers of variable length 6 located between the working part 1 of the rotor and the supporting part 4 of the rotor. In this embodiment of the machine, the indicated power chambers are formed by force cavities 14, made on the surfaces of working 1 facing each other and

- 22 011921 опорной 4 частей ротора, а также трубчатыми соединителями 12, установленными с возможностью скольжения в указанных силовых полостях. На трубчатых соединителях выполнены уплотнительные пояски 13, форма, расположение и размеры которых выбраны таким образом, чтобы обеспечивать изоляцию силовых камер во всем диапазоне осевых перемещений и наклонов опорной части ротора относительно рабочей части ротора. В силовых камерах изменяемой длины 6 установлены пружины 59 для обеспечения уплотнения в отсутствии давления. Одинаковое изменение длины всех силовых камер 6 приводит к поступательному взаимному перемещению рабочей 1 и опорной 4 частей ротора, а разное изменение длины разных силовых камер 6 - к взаимным наклонам рабочей 1 и опорной 4 частей ротора.- 22 011921 supporting 4 parts of the rotor, as well as tubular connectors 12 mounted slidably in the indicated power cavities. On the tubular connectors are made sealing belts 13, the shape, location and dimensions of which are chosen in such a way as to insulate the power chambers in the entire range of axial movements and inclinations of the rotor bearing part relative to the working part of the rotor. In the power chambers of variable length 6, springs 59 are installed to provide a seal in the absence of pressure. The same change in the length of all power chambers 6 leads to a progressive mutual movement of the working 1 and supporting 4 rotor parts, and a different change in the length of different power chambers 6 - to mutual tilting of the working 1 and supporting 4 rotor parts.

Средства выравнивания локальных давлений в данном исполнении машины включают шиберные камеры 7 и каналы 18 в шиберах, посредством которых каждая из указанных полостей 28, 51 и 62 рабочей камеры сообщается с силовыми полостями 14 рабочей части 1 ротора, каналы 27, посредством которых силовые полости 14 опорной части 4 ротора соединяются с опорными полостями 25, а также каналы 26 в соединителях 12. Указанные каналы имеют малое гидравлическое сопротивление, чтобы при объемной скорости потока рабочей жидкости через любой из этих каналов, соответствующей максимально допустимой утечке из рабочей камеры, падение давления на этом канале было существенно, т.е. в сотни раз, меньше, чем номинальное рабочее давление. Таким образом, с точки зрения баланса сил давления, действующих на обе части ротора, при любом угле поворота ротора локальные давления в опорной полости и в сообщающихся с ней силовой камере и полости в рабочей камере существенно равны при любом допустимом уровне утечек из любой указанной полости.The local pressure equalization in this machine version includes vane chambers 7 and channels 18 in gates, through which each of the indicated cavities 28, 51 and 62 of the working chamber communicates with force cavities 14 of the working part 1 of the rotor, channels 27, by which force cavities 14 are supporting parts 4 of the rotor are connected to the support cavities 25, as well as channels 26 in the connectors 12. These channels have a low hydraulic resistance so that when the volumetric flow rate of the working fluid through any of these channels the maximum permissible leakage from the working chamber, the pressure drop on this channel was significant, i.e. hundreds of times less than the rated working pressure. Thus, from the point of view of the balance of pressure forces acting on both parts of the rotor, at any angle of rotation of the rotor, local pressures in the supporting cavity and in the force chamber communicating with it and the cavity in the working chamber are substantially equal for any acceptable level of leakage from any specified cavity.

На торцах шиберов, выдвигаемых в кольцевой паз, выполнены шиберные уплотняющие выступы 17, замыкающие при скользящем контакте с ограничителем прямого переноса 15 междушиберные полости прямого переноса 62.At the ends of the gates, protruding into the annular groove, there are made gate sealing protrusions 17, which, when sliding in contact with the direct transfer limiter 15, interdirectional direct transfer cavities 62, are made.

На дне 20 кольцевого паза 2 выполнены донные уплотняющие выступы 23, замыкающие при скользящем контакте с ограничителем обратного переноса 21 донные разгрузочные полости 22, которые через каналы 18 в шиберах 8 и шиберные камеры 7 сообщаются с силовыми камерами 6. В данном исполнении машины площадь скользящей поверхности донного уплотняющего выступа 23 равна площади скользящей поверхности шиберного уплотняющего выступа 17.At the bottom 20 of the annular groove 2, bottom sealing protrusions 23 are made, closing in sliding contact with the reverse transfer limiter 21, bottom discharge cavities 22, which through channels 18 in the gates 8 and sliding chambers 7 communicate with the force chambers 6. In this machine version, the sliding surface area bottom sealing protrusion 23 is equal to the area of the sliding surface of the gate sealing protrusion 17.

Количество опорных полостей 25 равно количеству шиберных камер 7. Опорные полости 25 имеют форму овалов, их радиальная ширина равна радиальной ширине кольцевого паза 2. Сумма площадей опорных полостей 25 и изолирующих перемычек 57 равна площади дна кольцевого паза 2. При этом площади скользящих поверхностей изолирующих перемычек 57 равны площадям скользящих поверхностей донных уплотняющих выступов 23, а площади скользящих изолирующих контактов периферийных торцевых уплотнений 58 с изолирующими поверхностями опорной крышки 5 корпуса 40 равны соответствующим площадям скользящих изолирующих контактов рабочей части 1 ротора с рабочей крышкой 3 корпуса 40. Опорные полости 25 расположены напротив кольцевого паза 2, а изолирующие перемычки 57 расположены напротив донных уплотняющих выступов 23.The number of supporting cavities 25 is equal to the number of sliding chambers 7. The supporting cavities 25 have the shape of ovals, their radial width is equal to the radial width of the annular groove 2. The sum of the areas of the supporting cavities 25 and insulating bridges 57 is equal to the bottom area of the annular groove 2. At the same time, the area of the sliding surfaces of the insulating bridges 57 are equal to the areas of the sliding surfaces of the bottom sealing protrusions 23, and the areas of the sliding insulating contacts of the peripheral mechanical seals 58 with the insulating surfaces of the support cover 5 of the housing 40 are equal to the corresponding areas of the sliding insulating contacts of the working part 1 of the rotor with the working cover 3 of the housing 40. The supporting cavities 25 are located opposite the annular groove 2, and the insulating bridges 57 are located opposite the bottom sealing protrusions 23.

Количество силовых камер изменяемой длины 6 равно количеству шиберных камер 7. Силовые камеры изменяемой длины 6 имеют в поперечном сечении круглую форму. Сумма площадей поперечных сечений силовых камер 6 больше, чем сумма площади дна кольцевого паза 2 и половины площади скользящего изолирующего контакта рабочей части ротора с рабочей крышкой корпуса, на величину, по меньшей мере, достаточную для небольшого, необходимого для изоляции поджима рабочей 1 и опорной 4 частей ротора к соответствующим крышкам 3 и 5 корпуса 40.The number of force chambers of variable length 6 is equal to the number of gate chambers 7. The force chambers of variable length 6 have a round shape in cross section. The sum of the cross-sectional areas of the force chambers 6 is greater than the sum of the bottom area of the annular groove 2 and half of the sliding insulating contact of the working part of the rotor with the working cover of the case by an amount at least sufficient for the small one needed for insulation of the working 1 and supporting 4 parts of the rotor to the corresponding covers 3 and 5 of the housing 40.

Функционирование описанной реализации машины.The operation of the described implementation of the machine.

Рассмотрим работу вышеописанной роторной шиберной машины, функционирующей как насос, и баланс сил давления рабочей жидкости, действующих на рабочую и опорную части ротора. Для гидромотора справедливы такие же рассуждения, с поправкой на вышеописанную разницу в гидроподжиме шиберов. Для рассмотрения полного цикла, состоящего из всасывания, прямого переноса, нагнетания и обратного переноса, будем рассматривать одиночный переносимый объем, сформированный полостями, соединенными при переносе с шиберной камерой одного выбранного шибера. Начальному моменту рассмотрения соответствует положение выбранного шибера в начале зоны всасывания. Рассмотрение баланса сил, действующих на части ротора, будем производить, исходя из локальных давлений, установившихся в полостях выбранного переносимого объема и в уплотнительных зазорах, примыкающих к нему.Consider the work of the above-described rotor vane machine, functioning as a pump, and the balance of forces of pressure of the working fluid acting on the working and supporting parts of the rotor. The same reasoning is valid for the hydromotor, adjusted for the difference described above in hydro-pressing of the gates. For consideration of a complete cycle consisting of suction, direct transfer, pumping and reverse transfer, we will consider a single transfer volume formed by cavities connected during transfer with a sliding gate of one selected gate. The initial moment of consideration corresponds to the position of the selected gate at the beginning of the suction zone. Consideration of the balance of forces acting on the part of the rotor will be made on the basis of local pressures established in the cavities of the selected portable volume and in the sealing gaps adjacent to it.

Данный насос работает следующим образом.This pump works as follows.

В начальный момент цикла, равного одному обороту ротора, выбранный шибер находится на границе зоны обратного переноса и зоны всасывания.At the initial moment of the cycle, equal to one turn of the rotor, the selected gate is located on the border of the reverse transfer zone and the suction zone.

При вращении входного вала 60 (фиг. 3) вращательный момент передается через шарниры 61 рабочей 1 и опорной 4 частям ротора, вызывая их вращение относительно корпуса 40.When the input shaft 60 rotates (FIG. 3), the rotational moment is transmitted through the hinges 61 of the working 1 and supporting 4 parts of the rotor, causing them to rotate relative to the housing 40.

При вращении ротора (фиг. 1, 4, 33) боковой выступ 56 шибера 8 скользит по направляющей канавке 44, имеющей такую форму, что шибер выдвигается в зоне всасывания А из шиберной камеры 7 в кольцевой паз 2. При этом через канал 52 и распределительную полость всасывания 71 в опорной крышке 5, опорную полость 25 и канал 27 в опорной части 4 ротора, а также через трубчатый соединитель 12 в силовой камере 6, рабочая жидкость заполняет пространство в шиберной камере 7, высвобождаемое выWhen the rotor rotates (Fig. 1, 4, 33), the side protrusion 56 of the gate 8 slides along the guide groove 44 having such a shape that the gate moves in the suction zone A from the slide chamber 7 into the ring groove 2. At the same time, through the channel 52 and the distribution the suction cavity 71 in the support cover 5, the support cavity 25 and the channel 27 in the supporting part 4 of the rotor, as well as through the tubular connector 12 in the power chamber 6, the working fluid fills the space in the slide valve 7 released by you

- 23 011921 двигающимся шибером 8. Кроме того, часть жидкости проходит в указанный высвобождаемый объем в шиберной камере 7 через канал 18 (фиг. 33) в самом шибере 8 и аналогичные каналы в других шиберах, которые сообщаются с распределительной полостью всасывания 71. Указанное заполнение жидкостью пространства в шиберной камере 7 высвобождаемого выдвигающимся шибером 8, компенсирует тот объем, который замещается частью шибера 8 в кольцевом пазе 2. Наличие распределительной полости 71 в опорной крышке 5 корпуса 40 и каналов 52 и 27 снижает гидравлическое сопротивление тракта, по которому жидкость заполняет шиберную камеру 7 при выдвижении шибера 8, снижая тем самым склонность насоса к кавитации, и позволяет повысить предельную скорость самовсасывания.- 23 011921 moving gate 8. In addition, a part of the fluid passes into the specified released volume in the gate chamber 7 through channel 18 (Fig. 33) in the gate 8 itself and similar channels in other gates that communicate with the distribution cavity of the suction 71. The specified filling liquid space in the gate chamber 7 released by the retractable gate 8, compensates for the volume that is replaced by part of the gate 8 in the annular groove 2. The presence of a distribution cavity 71 in the support cover 5 of the housing 40 and channels 52 and 27 reduces the hydraulic resistance path by which liquid fills the sliding chamber 7 when extended gate 8, thereby reducing the tendency of the pump to cavitation, and to improve the ultimate self-suction speed.

Пока рабочая жидкость в силовой камере 6 находится под низким или нулевым давлением, раздвигание силовых полостей данной силовой камеры осуществляется пружинами 59 (фиг. 3). Выдвинутый шибер в зоне прямого переноса Б своим уплотнительным выступом 17 контактирует со скольжением с ограничителем прямого переноса 15 и замыкает сзади междушиберную полость 62 (фиг. 33) прямого переноса, которая впереди по направлению вращения замкнута уплотнительным выступом предыдущего шибера. Изолирующая перемычка 57 опорной части 4 ротора в зоне прямого переноса контактирует со скольжением с плоской изолирующей перемычкой 64 опорной крышки корпуса и замыкает сзади опорную полость 25, которая впереди по направлению вращения ротора замкнута предыдущей изолирующей перемычкой. Уплотнительные пояски 13 трубчатого соединителя 12 обеспечивают изоляцию силовой камеры изменяемой длины 6. Таким образом, в зоне прямого переноса оказывается замкнутым очередной переносимый объем 65, включающий в себя объемы междушиберной полости 62, канала 18 в шибере 8, шиберной камеры 7, силовых полостей 14 и канала 26 трубчатого соединителя 12 силовой камеры 6, канала 27 и опорной полости 25 в опорной части 4 ротора.While the working fluid in the force chamber 6 is under low or zero pressure, the force cavities of this force chamber are moved apart by springs 59 (Fig. 3). The extended gate in the direct transfer zone B with its sealing lip 17 contacts with sliding with the direct transfer limiter 15 and closes the back sliding cavity 62 (FIG. 33), which is closed in the direction of rotation by the sealing lip of the previous gate. Insulating jumper 57 of the supporting part 4 of the rotor in the zone of direct transfer is in contact with sliding with a flat insulating bridge 64 of the supporting cover of the housing and closing behind the supporting cavity 25, which is closed in the direction of rotation of the rotor by the previous insulating jumper. The sealing belts 13 of the tubular connector 12 provide isolation of the power chamber of variable length 6. Thus, in the direct transfer zone, the next transferred volume 65 is closed, which includes the volumes of the interspin cavity 62, channel 18 in the gate 8, the slide chamber 7, the power cavities 14 and channel 26 of the tubular connector 12 of the power chamber 6, channel 27 and the supporting cavity 25 in the supporting part 4 of the rotor.

При вращении ротора этот очередной переносимый объем 65 перемещается в зоне прямого переноса Б от зоны всасывания А к зоне нагнетания В. За счет перетекания рабочей жидкости между соседними переносимыми объемами по мере перемещения указанного переносимого объема в сторону зоны нагнетания, давление в нем растет. Характер роста давления зависит от скорости вращения ротора, выходного давления, характера прилегания поверхностей изолирующих контактов, т.е. зазоров между всеми уплотняющими поверхностями в зоне прямого переноса и наличия локальных дефектов на них, и может различаться для разных переносимых объемов. Однако благодаря наличию средств выравнивания локальных давлений в виде совокупности канала 18 в шибере 8, канала 27 в опорной части 4 ротора и канала 26 в трубчатом соединителе 12, во всех указанных полостях 62, 18, 7, 14, 27, 25, образующих выбранный переносимый объем, давление одинаково. По мере роста давления жидкости в силовой камере 6, входящей в рассматриваемый переносимый объем, силы гидростатического давления жидкости начинают играть все большую роль в балансе сил, действующих на рабочую и опорную части ротора, а роль пружин 59 (фиг. 3) становится менее существенной. Размеры кольцевого паза 2, площадь скользящего изолирующего контакта рабочей части 1 ротора с рабочей крышкой 3 корпуса 40, определяемая в данном случае шириной уплотнительных поясков 66 (фиг. 2) рабочей крышки 3 корпуса, и размеры силовых камер 6 выбраны таким образом, чтобы силы давления жидкости на рабочую часть 1 ротора со стороны междушиберных полостей 62 были на выбранную небольшую величину меньше, чем силы давления со стороны силовых камер 6, для того, чтобы обеспечить минимально необходимый прижим рабочей части 1 ротора к рабочей крышке 3 корпуса. Указанная величина разницы сил давления выбирается с учетом сил трения в силовых камерах 6 и в шарнирных соединениях частей ротора с валом 60. Аналогичным образом, размеры и форма опорных полостей 25 опорной части 4 ротора и размеры уплотнительных поясков 67 (фиг. 1) опорной крышки 5 корпуса выбраны таким образом, чтобы силы давления жидкости на опорную часть ротора со стороны опорных полостей 25 были на выбранную небольшую величину меньше, чем силы давления со стороны силовых камер 6, для того, чтобы обеспечить минимально необходимый прижим опорной части 4 ротора к опорной крышке 5 корпуса. Взаимное расположение междушиберных полостей 62, силовых полостей 14 и опорных полостей 25 выбрано таким образом, чтобы минимизировать моменты указанных встречных сил давления рабочей жидкости, действующих на рабочую и опорную части ротора. Поэтому силы давления, действующие на рабочую часть ротора со стороны междушиберных полостей и со стороны силовых камер, существенно уравновешиваются, т. е. взаимно уравновешивают друг друга, за исключением небольшого поджима, необходимого для обеспечения надлежащего торцевого уплотнения, со стороны силовых камер к рабочей крышке корпуса. Аналогичным образом существенно уравновешиваются и силы давления, действующие на опорную часть ротора со стороны опорных полостей и со стороны силовых камер.When the rotor rotates, this next transferred volume 65 moves in the direct transfer zone B from the suction zone A to the discharge zone B. Due to the overflow of the working fluid between adjacent transferred volumes as the specified portable volume moves towards the discharge zone, the pressure in it increases. The nature of the pressure increase depends on the rotor speed, the output pressure, the nature of the fit of the surfaces of the insulating contacts, i.e. gaps between all sealing surfaces in the zone of direct transfer and the presence of local defects on them, and may vary for different transported volumes. However, due to the presence of local pressure equalization means in the form of a combination of channel 18 in gate 8, channel 27 in the supporting part 4 of the rotor and channel 26 in the tubular connector 12, in all the indicated cavities 62, 18, 7, 14, 27, 25, forming the selected portable volume, pressure is the same. As the pressure of the fluid in the power chamber 6 entering the considered volume increases, the hydrostatic pressure of the fluid begins to play an increasing role in the balance of forces acting on the working and supporting parts of the rotor, and the role of the springs 59 (Fig. 3) becomes less significant. The dimensions of the annular groove 2, the area of the sliding insulating contact of the working part 1 of the rotor with the working cover 3 of the housing 40, defined in this case by the width of the sealing belts 66 (Fig. 2) of the working cover 3 of the housing, and the dimensions of the force chambers 6 are chosen so that the pressure forces the fluid on the working part 1 of the rotor from the side of the interspin cavities 62 were by a selected small value less than the pressure force from the power chambers 6, in order to provide the minimum necessary clamping of the working part 1 of the rotor to the working cover 3 to rpusa. The specified value of the difference in pressure forces is selected taking into account the friction forces in the force chambers 6 and in the hinged connections of the rotor parts with the shaft 60. Similarly, the size and shape of the reference cavities 25 of the rotor support part 4 and the dimensions of the sealing belts 67 (Fig. 1) of the support cover 5 The bodies are selected in such a way that the pressure forces of the liquid on the supporting part of the rotor on the side of the supporting cavities 25 are smaller than the selected pressure on the side of the pressure chambers 6, in order to ensure the minimum support pressure the second part 4 of the rotor to the supporting cover 5 of the housing. The mutual arrangement of the inter-cavity cavities 62, the force cavities 14 and the reference cavities 25 is chosen in such a way as to minimize the moments of the specified opposing forces of pressure of the working fluid acting on the working and supporting parts of the rotor. Therefore, the pressure forces acting on the working part of the rotor from the side of the inter-slide cavities and from the side of the force chambers are substantially balanced, i.e., mutually counterbalance each other, except for a small amount of pressure needed to ensure proper mechanical sealing from the side of the force chambers to the working cap enclosures. Similarly, the pressure forces acting on the supporting part of the rotor from the side of the supporting cavities and from the side of the force chambers are substantially balanced.

В конце прохождения выбранным переносимым объемом зоны прямого переноса уплотнительный выступ 17 предыдущего шибера перемещается на участок размыкания ограничителя прямого переноса 15. Предыдущая изолирующая перемычка опорной полости 25 выбранного переносимого объема при этом смещается с изолирующей перемычки 64 в зону распределительной полости нагнетания 73 опорной крышки 5 корпуса. Выбранный переносимый объем при этом соединяется с зоной нагнетания.At the end of the passage of the selected portable volume of the direct transfer zone, the sealing protrusion 17 of the previous gate moves to the opening section of the direct transfer limiter 15. The previous insulating bridge of the supporting cavity 25 of the selected portable volume is shifted from the insulating bridge 64 to the area of the pressure distribution cavity 73 of the housing support cover 5. In this case, the selected transfer volume is connected to the discharge zone.

При прохождении зоны нагнетания В все полости выбранного переносимого объема, а также изолирующие перемычки между опорными полостями 25 опорной части 4 ротора находятся под рабочим давлением. В силу вышеописанных свойств силовых камер 6 и опорных полостей 25, а также уплотниWith the passage of the discharge zone In all the cavities of the selected portable volume, as well as insulating bridges between the supporting cavities 25 of the supporting part 4 of the rotor are under working pressure. By virtue of the above properties of the power chambers 6 and the reference cavities 25, as well as sealing

- 24 011921 тельных поясков 67 и 66 (фиг. 1, 2) на опорной 5 и рабочей 3 крышках корпуса, силы давления, действующие на рабочую часть ротора со стороны междушиберных полостей 62 и со стороны силовых камер- 24 011921 body belts 67 and 66 (Fig. 1, 2) on the support 5 and the working 3 covers of the case, pressure forces acting on the working part of the rotor from the side of the interdirectional cavities 62 and from the side of the force chambers

6, равно как и силы давления, действующие на опорную часть 4 ротора со стороны опорных полостей 25 и со стороны силовых камер 6, в зоне нагнетания В так же взаимно уравновешивают друг друга, за исключением указанного минимально необходимого поджима частей ротора к соответствующим крышкам корпуса.6, as well as the pressure forces acting on the supporting part 4 of the rotor from the side of the supporting cavities 25 and from the side of the force chambers 6, in the discharge zone B also mutually balance each other, except for the minimum required pressing of the rotor parts to the corresponding housing covers.

Благодаря такому уравновешиванию, рабочая и опорная части ротора не подвержены осевым деформациям и сохраняют плоскую форму уплотняющих поверхностей.Due to this balancing, the working and supporting parts of the rotor are not subject to axial deformations and retain the flat shape of the sealing surfaces.

Силы давления жидкости передаются через антидеформационные камеры 31 на внешние силовые элементы 29 рабочей и опорной крышек корпуса, деформация которых меньше влияет на утечки, чем деформация соответствующих функциональных элементов 30. Эти функциональные элементы испытывают лишь незначительную часть сил давления, необходимую для прижима к силовому элементу. Их уплотняющие поверхности сохраняют плоскую форму и обеспечивают изоляцию.The forces of fluid pressure are transmitted through the anti-deformation chambers 31 to the external power elements 29 of the working and supporting covers of the body, the deformation of which less affects the leakage than the deformation of the corresponding functional elements 30. These functional elements experience only a small part of the pressure forces needed to press to the force element. Their sealing surfaces retain their flat shape and provide insulation.

В процессе прохождения выбранным шибером зоны нагнетания, боковой выступ 56 шибера скользит по направляющей канавке 44, имеющей такую форму, что шибер вдвигается в зоне нагнетания В из кольцевого паза 2 в шиберные камеры 7. При этом через каналы 18 в шиберах 8 и через каналы 26 в трубчатых соединителях 12 рабочая жидкость вытесняется в выходной порт 50 из пространства в шиберной камере 7, занимаемого вдвигающимся шибером 8, компенсируя тот объем, который освобождается шибером в кольцевом пазе. Таким образом, производительность насоса не зависит от размеров шибера.During the passage of the discharge zone selected by the gate, the side lip 56 of the gate slides along the guide groove 44 having such a shape that the gate moves in the discharge zone B from the ring groove 2 into the gate chambers 7. At the same time, through the channels 18 in the gates 8 and through the channels 26 in tubular connectors 12, the working fluid is displaced into the output port 50 from the space in the gate chamber 7 occupied by the sliding gate 8, compensating for the volume that is released by the gate in the annular groove. Thus, the pump performance does not depend on the size of the gate.

К моменту подхода к зоне обратного переноса Г выбранный шибер полностью вдвигается в шиберную камеру. Донные уплотняющие выступы 23 в кольцевом пазе 2, примыкающие к выбранному шиберу спереди и сзади относительно направления вращения ротора, перемещаются из зоны нагнетания в зону обратного переноса и образуют там скользящий контакт с поверхностью ограничителя обратного переноса и замыкают, таким образом, донную полость в кольцевом пазе. Изолирующая перемычка 57 опорной части 4 ротора в зоне обратного переноса контактирует со скольжением с плоской изолирующей перемычкой 64 опорной крышки корпуса и замыкает сзади опорную полость 25, которая впереди по направлению вращения ротора замкнута предыдущей изолирующей перемычкой. Уплотнительные пояски 13 трубчатого соединителя 12 обеспечивают изоляцию силовой камеры изменяемой длины 6. Таким образом, в зоне обратного переноса оказывается замкнутым очередной объем обратного переноса 68, включающий в себя объемы донной разгрузочной полости 22, канала 18 в шибере 8, шиберной камеры 7, полостей 14 и канала 26 силовой камеры 6, канала 27 и опорной полости 25 в опорной части 4 ротора.By the time of approach to the zone of reverse transfer G, the selected gate is fully slid into the gate chamber. Bottom sealing protrusions 23 in the annular groove 2, adjacent to the selected gate in front and rear relative to the direction of rotation of the rotor, move from the discharge zone to the reverse transfer zone and form there sliding contact with the surface of the reverse transfer limiter and thus close the bottom cavity in the annular groove . The insulating jumper 57 of the supporting part 4 of the rotor in the reverse transfer zone contacts with sliding with the flat insulating bridge 64 of the supporting cover of the housing and closes behind the supporting cavity 25, which is closed in the forward direction of rotation of the rotor by the previous insulating jumper. Sealing belts 13 of the tubular connector 12 provide isolation of the power chamber of variable length 6. Thus, the next volume of the reverse transfer 68, which includes the volumes of the bottom discharge cavity 22, the channel 18 in the gate 8, the gate chamber 7, the cavities 14, is closed in the reverse transfer zone. and channel 26 of the power chamber 6, channel 27 and the supporting cavity 25 in the supporting part 4 of the rotor.

При вращении ротора этот очередной объем обратного переноса 68 перемещается в зоне обратного переноса Г от зоны нагнетания В к зоне всасывания А. За счет перетекания рабочей жидкости между соседними переносимыми объемами по мере перемещения указанного переносимого объема в сторону зоны всасывания, давление в нем понижается. Характер падения давления зависит от скорости вращения ротора, разницы давлений нагнетания и всасывания, характера прилегания поверхностей изолирующих контактов, т. е. зазоров между всеми уплотняющими поверхностями в зоне обратного переноса и наличия локальных дефектов на них, и может различаться для разных переносимых объемов. Однако благодаря наличию средств выравнивания локальных давлений в виде совокупности канала 18 в шибере 8, канала 27 в опорной части 4 ротора и канала 26 в трубчатом соединителе 12, во всех указанных полостях 22, 18,When the rotor rotates, this regular return transfer volume 68 moves in the reverse transfer zone G from the discharge zone B to the suction zone A. Due to the overflow of the working fluid between adjacent transported volumes as the specified transported volume moves towards the suction zone, the pressure in it decreases. The nature of the pressure drop depends on the rotor rotation speed, the difference between the discharge and suction pressures, the nature of the contact surfaces of the insulating contacts, i.e. the gaps between all sealing surfaces in the reverse transfer zone and the presence of local defects on them, and may vary for different transported volumes. However, due to the presence of local pressure equalization means in the form of a combination of channel 18 in gate 8, channel 27 in the supporting part 4 of the rotor and channel 26 in the tubular connector 12, in all the indicated cavities 22, 18,

7, 14, 27, 25, образующих очередной выбранный переносимый объем, давление одинаково.7, 14, 27, 25, forming the next selected transfer volume, the pressure is the same.

В силу вышеописанных свойств силовых камер 6 и опорных полостей 25 в опорной части 4 ротора, а также уплотнительных поясков 67 на опорной крышке 5 корпуса, силы давления, действующие на опорную часть 4 ротора со стороны опорных полостей 25 и со стороны силовых камер 6, в зоне обратного переноса Г так же взаимно уравновешивают друг друга, за исключением указанного минимально необходимого поджима опорной части ротора к опорной крышке корпуса.By virtue of the above-described properties of the force chambers 6 and the support cavities 25 in the support part 4 of the rotor, as well as the sealing belts 67 on the support cover 5 of the housing, the pressure forces acting on the support part 4 of the rotor from the side of the support cavities 25 and from the side of the force chambers 6, the reverse transfer zone G is also mutually balanced with each other, with the exception of the indicated minimum necessary pressing of the supporting part of the rotor to the supporting cover of the housing.

Размеры донных уплотняющих выступов 23, уплотнительных поясков 66 рабочей крышки корпуса и силовых камер 6 выбраны таким образом, чтобы силы давления жидкости на рабочую часть ротора со стороны донных разгрузочных полостей 22 были на выбранную небольшую величину меньше, чем силы давления со стороны силовых камер 6, для того, чтобы обеспечить минимально необходимый прижим рабочей части ротора к рабочей крышке 3 корпуса. Взаимное расположение донных разгрузочных полостей 22 и силовых полостей 14 выбрано таким образом, чтобы минимизировать моменты указанных встречных сил давления рабочей жидкости, действующих на рабочую часть ротора.The dimensions of the bottom sealing protrusions 23, the sealing belts 66 of the working cover of the housing and the force chambers 6 are chosen so that the pressure forces of the liquid on the working part of the rotor from the bottom discharge cavities 22 are a selected small value less than the pressure forces from the power chambers 6, in order to provide the minimum necessary clamping of the working part of the rotor to the working cover 3 of the body. The mutual arrangement of the bottom relief cavities 22 and the power cavities 14 is chosen in such a way as to minimize the moments of the specified opposing forces of working fluid pressure acting on the working part of the rotor.

Таким образом, в какой бы зоне рабочей камеры не оказался выбранный шибер, давления в его шиберной камере и в сообщающихся с ней силовой камере и опорной полости опорной части ротора будут равны давлению в той полости рабочей камеры, с которой они сообщаются через канал в шибере.Thus, in whatever zone of the working chamber the selected gate turns out, the pressures in its gate chamber and in the force chamber and the supporting cavity of the rotor bearing part communicating with it will be equal to the pressure in the cavity of the working chamber with which they communicate through the channel in the gate.

Формы, размеры и расположение силовых полостей силовой камеры и опорной полости с учетом средств изоляции опорной полости выбраны таким образом, что при указанном равенстве давлений силы, действующие на каждую из частей ротора со стороны силовых камер, превосходят силы, действующие на нее со стороны соответствующей крышки корпуса, лишь на величину, необходимую для прижима уплотняющих поверхностей этой части ротора к уплотняющим поверхностям функционального элемента соответствующей крышки корпуса.The shapes, dimensions and location of the power cavities of the force chamber and the support cavity, taking into account the means of isolation of the support cavity, are chosen so that, with the specified equality of pressures, the forces acting on each of the rotor parts from the side of the force chambers exceed the forces acting on it from the corresponding cover housing, only by the amount required to clamp the sealing surfaces of this part of the rotor to the sealing surfaces of the functional element of the corresponding cover of the housing.

- 25 011921- 25 011921

Потери мощности на трение в торцевых уплотнениях определяются указанной величиной силы прижима частей ротора к функциональным элементам соответствующих крышек корпуса, которая может быть выбрана малой. Появление локальных дефектов на уплотняющих поверхностях, например, вследствие износа, а также загрязнение рабочей жидкости взвешенными частицами, не приводят к увеличению указанной силы прижима. Гидравлическое сопротивление каналов, определяющих падение давления в шиберной камере и предельную скорость самовсасывания, может быть выбрано, исходя из требуемой рабочей скорости вращения ротора.The frictional power losses in the mechanical seals are determined by the specified amount of clamping force of the rotor parts to the functional elements of the respective housing covers, which can be chosen to be small. The appearance of local defects on the sealing surfaces, for example, due to wear, as well as the contamination of the working fluid by suspended particles, does not lead to an increase in the specified clamping force. The hydraulic resistance of the channels that determine the pressure drop in the sliding chamber and the limiting self-priming speed can be selected based on the required working speed of rotation of the rotor.

Claims

1. Роторная шиберная машина, включающая корпус с входным и выходным портами, опорной крышкой корпуса и рабочей крышкой корпуса, на которой выполнены ограничитель прямого переноса и ограничитель обратного переноса; ротор, включающий рабочую часть ротора, в которой выполнены шиберные камеры, и на рабочей торцевой поверхности которой выполнен кольцевой паз, соединяющийся с шиберными камерами, в которых расположены шиберы, кинематически связанные с установленным на корпусе механизмом привода шиберов; причём рабочая крышка корпуса, находящаяся в скользящем изолирующем контакте с рабочей торцевой поверхностью рабочей части ротора формирует в кольцевом пазе рабочую камеру, которая разделена ограничителем обратного переноса, находящемся в скользящем изолирующем контакте с роторными средствами изоляции обратного переноса, и ограничителем прямого переноса, находящимся в скользящем изолирующем контакте с шиберами, на полость всасывания рабочей камеры, гидравлически связанную с входным портом, и полость нагнетания рабочей камеры, гидравлически связанную с выходным портом, а ограничитель прямого переноса и механизм привода шиберов выполнены с возможностью отделения шиберами по меньшей мере одной междушиберной полости рабочей камеры от полостей всасывания и нагнетания, отличающаяся тем, что ротор включает опорную часть ротора, которая находится в скользящем изолирующем контакте с опорной крышкой корпуса и кинематически связана с рабочей частью ротора совокупностью роторных элементов, включающих силовые камеры изменяемой длины, так, чтобы вращаться синхронно с рабочей частью ротора с возможностью совершать относительно неё осевые перемещения и наклоны, по меньшей мере, достаточные для обеспечения скользящего изолирующего контакта обеих указанных частей ротора с соответствующими крышками корпуса, причём изменение длины указанных силовых камер приводит к указанным взаимным движениям рабочей и опорной частей ротора, а между опорной крышкой корпуса и опорной частью ротора выполнены опорные полости, снабжённые средствами изоляции, причём каждая из указанных полостей рабочей камеры гидравлически сообщается по меньшей мере с одной силовой камерой изменяемой длины и по меньшей мере с одной опорной полостью через средства выравнивания локальных давлений.1. Rotary vane machine, comprising a housing with inlet and outlet ports, a housing support cover and a housing working cover, on which a forward transfer stop and a reverse transfer stop are made; a rotor, including the working part of the rotor, in which the slide chambers are made, and on the working end surface of which an annular groove is made, connecting to the slide chambers in which the sliders are kinematically connected to the slide drive mechanism mounted on the housing; moreover, the working cover of the case, which is in the sliding insulating contact with the working end surface of the working part of the rotor, forms a working chamber in the annular groove, which is divided by the return transfer limiter located in the sliding insulating contact with the rotary reverse transfer isolation means and the direct transfer limiter located in the sliding insulating contact with gates, to the suction cavity of the working chamber, hydraulically connected to the inlet port, and the discharge cavity of the working chamber, hyd influentially connected with the output port, and the direct transfer limiter and the gate drive mechanism are configured to separate at least one interscreen cavity of the working chamber from the suction and discharge cavities, characterized in that the rotor includes a supporting part of the rotor, which is in a sliding insulating contact with supporting cover of the housing and kinematically connected with the working part of the rotor by a set of rotor elements, including power chambers of variable length, so as to rotate synchronously with the work part of the rotor relative to it with the possibility of making axial movements and tilts relative to it, at least sufficient to provide a sliding insulating contact between both of these parts of the rotor with the corresponding housing covers, and changing the length of these power chambers leads to the indicated mutual movements of the working and supporting parts of the rotor, and between the support cover of the housing and the support part of the rotor are made support cavities equipped with insulation means, each of these cavities of the working chamber hydraulically with communicates with at least one force chamber of variable length and with at least one supporting cavity via means of local pressures alignment.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что корпус включает гидростатические средства предотвращения деформаций изолирующих поверхностей крышек корпуса, выполненные в виде операционного узла корпуса, объединяющего рабочую и опорную крышки корпуса и расположенного между рабочей и опорной частями ротора.2. The machine according to claim 1, characterized in that the housing includes hydrostatic means to prevent deformation of the insulating surfaces of the housing covers, made in the form of an operating unit of the housing, combining the working and supporting covers of the housing and located between the working and supporting parts of the rotor.

3. Машина по п.2, отличающаяся тем, что ротор включает связующий элемент ротора, причём по меньшей мере одна из указанных частей ротора выполнена с возможностью осевых перемещений и наклонов относительно указанного связующего элемента, а силовые камеры изменяемой длины расположены между указанной частью ротора и указанным связующим элементом и кинематически связывают указанную часть ротора с указанным связующим элементом.3. The machine according to claim 2, characterized in that the rotor includes a rotor coupling element, and at least one of the indicated rotor parts is made with the possibility of axial displacement and inclination relative to the specified connecting element, and variable-length force chambers are located between the indicated rotor part and the specified connecting element and kinematically connect the specified part of the rotor with the specified connecting element.

4. Машина по п.1, отличающаяся тем, что корпус включает гидростатические средства предотвращения деформаций изолирующих поверхностей крышек корпуса, причём указанные гидростатические средства включают функциональный элемент по меньшей мере одной из крышек корпуса, причём указанный функциональный элемент находится в скользящем изолирующем контакте с соответствующей частью ротора, силовой элемент указанной крышки корпуса и по меньшей мере одну антидеформационную камеру, расположенную между функциональным и силовым элементами, гидравлически связанную с рабочей камерой, и выполненную так, чтобы силы давления рабочей жидкости, действующие на функциональный элемент указанной крышки корпуса со стороны антидеформационной камеры и со стороны ротора, существенно уравнивали друг друга.4. The machine according to claim 1, characterized in that the housing includes hydrostatic means to prevent deformation of the insulating surfaces of the housing covers, and these hydrostatic means include a functional element of at least one of the housing covers, and the specified functional element is in a sliding insulating contact with the corresponding part rotor, a power element of the specified housing cover and at least one anti-deformation chamber located between the functional and power elements, hydra nical connected to the working chamber, and made so that working fluid pressure forces on the functional element from said lid antideformation chamber housing and on the rotor side, substantially equalized to each other.

5. Машина по п.1, отличающаяся тем, что средства выравнивания локальных давлений сформированы совокупностью гидравлических трактов в роторе, обеспечивающих указанное соединение указанных полостей.5. The machine according to claim 1, characterized in that the means for equalizing local pressures are formed by a set of hydraulic paths in the rotor, providing the specified connection of these cavities.

6. Машина по п.1, отличающаяся тем, что средства выравнивания локальных давлений сформированы совокупностью гидравлических трактов в роторе и совокупностью гидравлических трактов в корпусе, причём каждый из указанных трактов в роторе сообщается по меньшей мере с одним из указанных трактов в корпусе при любом угле поворота ротора, обеспечивая указанное соединение указанных полостей.6. The machine according to claim 1, characterized in that the means for equalizing local pressures are formed by a set of hydraulic paths in the rotor and a set of hydraulic paths in the housing, each of these paths in the rotor communicating with at least one of these paths in the housing at any angle rotor rotation, providing the specified connection of these cavities.

7. Машина по п.5 или 6, отличающаяся тем, что совокупность гидравлических трактов в роторе 7. The machine according to claim 5 or 6, characterized in that the set of hydraulic paths in the rotor

- 26 011921 включает каналы в опорной части ротора, соединяющие силовые камеры изменяемой длины и опорные полости.- 26 011921 includes channels in the supporting part of the rotor, connecting power chambers of variable length and supporting cavities.

8. Машина по п.5 или 6, отличающаяся тем, что совокупность гидравлических трактов в роторе включает шиберные камеры.8. The machine according to claim 5 or 6, characterized in that the totality of the hydraulic paths in the rotor includes slide chambers.

9. Машина по п.5 или 6, отличающаяся тем, что совокупность гидравлических трактов в роторе включает каналы в шиберах.9. The machine according to claim 5 or 6, characterized in that the set of hydraulic paths in the rotor includes channels in the gates.

10. Машина по п.6, отличающаяся тем, что совокупность гидравлических трактов в корпусе включает каналы в корпусе, соединяющие опорные полости с кольцевым пазом в рабочей части ротора.10. The machine according to claim 6, characterized in that the set of hydraulic paths in the housing includes channels in the housing connecting the supporting cavity with an annular groove in the working part of the rotor.

11. Машина по п.5 или 6, отличающаяся тем, что гидравлическое сопротивление каждого из указанных трактов выбрано таким, чтобы падение давления в нём было существенно меньше номинального рабочего давления машины при утечках через указанный тракт существенно меньших, чем максимально допустимые утечки из рабочей камеры, преимущественно указанное падение давления менее 1% от номинального рабочего давления.11. The machine according to claim 5 or 6, characterized in that the hydraulic resistance of each of these paths is selected so that the pressure drop in it is significantly less than the nominal operating pressure of the machine when leaks through the specified path are significantly less than the maximum allowable leakages from the working chamber , predominantly the specified pressure drop of less than 1% of the nominal working pressure.

12. Машина по п.1, отличающаяся тем, что силовые камеры изменяемой длины сформированы вмещающими элементами и вложенными элементами, выполненными с возможностью взаимных движений, причём внешние стенки вложенных элементов находятся в скользящем изолирующем контакте с внутренними стенками вмещающих элементов, обеспечивая уплотнение силовых камер изменяемой длины при указанных взаимных осевых перемещениях и наклонах указанных частей ротора.12. The machine according to claim 1, characterized in that the power chambers of variable length are formed by the accommodating elements and nested elements made with the possibility of mutual movements, and the outer walls of the nested elements are in sliding insulating contact with the inner walls of the containing elements, providing a seal of the variable chambers lengths at indicated mutual axial movements and tilts of said rotor parts.

13. Машина по п.1, отличающаяся тем, что формы, размеры и расположение опорных полостей и средств их изоляции выбраны так, чтобы силы давления рабочей жидкости, отжимающие рабочую часть ротора от рабочей крышки корпуса, были существенно равны и направлены противоположно силам давления рабочей жидкости, отжимающим опорную часть ротора от опорной крышки корпуса, а формы, размеры и расположение силовых камер изменяемой длины выбраны так, чтобы при любом угле поворота ротора превышение сил давления рабочей жидкости, замкнутой в силовых камерах изменяемой длины, действующих на указанные части ротора, над силами давления рабочей жидкости, отжимающими указанные части ротора от соответствующих крышек корпуса, было, по меньшей мере, достаточным для обеспечения поджима, необходимого для изоляции.13. The machine according to claim 1, characterized in that the shapes, sizes and location of the support cavities and means of their isolation are selected so that the pressure forces of the working fluid, squeezing the working part of the rotor from the working cover of the housing, are substantially equal and directed opposite to the working pressure fluid, squeezing the supporting part of the rotor from the support cover of the housing, and the shapes, sizes and location of the power chambers of variable length are selected so that for any angle of rotation of the rotor the excess pressure forces of the working fluid closed in the power chambers the variable lengths acting on said rotor parts above the working fluid pressure forces squeezing said rotor parts from the corresponding housing covers was at least sufficient to provide a preload necessary for insulation.

14. Машина по п.1, отличающаяся тем, что формы, размеры и расположение опорных полостей и средств их изоляции выбраны так, чтобы силы давления рабочей жидкости, отжимающие рабочую часть ротора от рабочей крышки корпуса, были существенно равны и направлены противоположно силам давления рабочей жидкости, отжимающим опорную часть ротора от опорной крышки корпуса, а указанная совокупность роторных элементов включает упругие элементы, обеспечивающие необходимый для изоляции поджим указанных частей ротора к соответствующим крышкам корпуса при отсутствии давления, причём формы, размеры и расположение силовых камер изменяемой длины выбраны так, чтобы при любом угле поворота ротора превышение суммы сил упругости упругих элементов и сил давления рабочей жидкости, замкнутой в силовых камерах изменяемой длины, действующих на указанные части ротора, над суммой сил давления рабочей жидкости, отжимающих указанные части ротора от соответствующих крышек корпуса, и сил трения в указанной совокупности роторных элементов было, по меньшей мере, достаточным для обеспечения поджима, необходимого для изоляции.14. The machine according to claim 1, characterized in that the shapes, sizes and location of the support cavities and means of their isolation are selected so that the pressure forces of the working fluid, squeezing the working part of the rotor from the working cover of the housing, are substantially equal and directed opposite to the working pressure liquid, squeezing the supporting part of the rotor from the support cover of the housing, and the specified set of rotor elements includes elastic elements that provide the insulation necessary for pressing the indicated parts of the rotor to the corresponding housing covers when the absence of pressure, moreover, the shapes, sizes and arrangement of power chambers of variable length are selected so that for any angle of rotation of the rotor the excess of the sum of the elastic forces of the elastic elements and the pressure forces of the working fluid closed in the power chambers of variable length acting on the indicated parts of the rotor over the sum of the forces the pressure of the working fluid, pressing the indicated parts of the rotor from the corresponding covers of the housing, and the friction forces in the specified set of rotor elements was at least sufficient to provide a preload, imogo for insulation.

15. Машина по п.13 или 14, отличающаяся тем, что формы и размеры силовых камер изменяемой длины выбраны так, чтобы превышение суммы поперечного сечения всех силовых камер изменяемой длины над площадью проекции кольцевого паза на плоскость, перпендикулярную оси вращения рабочей части ротора, было не менее 50% от площади скользящего изолирующего контакта рабочей части ротора с рабочей крышкой корпуса.15. The machine according to item 13 or 14, characterized in that the shapes and sizes of the power chambers of variable length are selected so that the excess of the sum of the cross section of all the power chambers of variable length over the projection area of the annular groove on a plane perpendicular to the axis of rotation of the working part of the rotor is not less than 50% of the area of the sliding insulating contact of the working part of the rotor with the working cover of the housing.

16. Машина по п.13 или 14, отличающаяся тем, что опорные полости расположены напротив кольцевого паза, а средства изоляции опорных полостей включают периферийные торцевые уплотнения и изолирующие перемычки между опорными полостями, причём сумма площадей опорных полостей и изолирующих перемычек равна площади дна кольцевого паза, а площади скользящего изолирующего контакта периферийных торцевых уплотнений с изолирующими поверхностями опорной крышки корпуса равны соответствующим площадям скользящих изолирующих контактов рабочей части ротора с рабочей крышкой корпуса.16. The machine according to item 13 or 14, characterized in that the supporting cavities are located opposite the annular groove, and the means of isolating the supporting cavities include peripheral mechanical seals and insulating jumpers between the supporting cavities, the sum of the areas of the supporting cavities and insulating jumpers being equal to the bottom area of the annular groove and the areas of the sliding insulating contact of the peripheral mechanical seals with the insulating surfaces of the support cover of the housing are equal to the corresponding areas of the sliding insulating contacts of the working part torus with a working cover of the housing.

17. Машина по п.13 или 14, отличающаяся тем, что опорные полости расположены напротив кольцевого паза, а средства изоляции опорных полостей включают периферийные торцевые уплотнения и изолирующие перемычки между опорными полостями, причём сумма площадей опорных полостей и изолирующих перемычек равна площади дна кольцевого паза, а площади скользящего изолирующего контакта периферийных торцевых уплотнений с изолирующими поверхностями опорной крышки корпуса равны соответствующим площадям скользящих изолирующих контактов рабочей части ротора с рабочей крышкой корпуса, причём роторные средства изоляции обратного переноса включают части поверхности дна кольцевого паза, на которых выполнены донные разгрузочные полости, отделённые по меньшей мере от одной из двух соседних шиберных камер донными уплотнительными выступами, находящимися в скользящем изолирующем контакте с ограничителем обратного переноса, а изолирующие перемычки расположены напротив донных уплотнительных выступов, и площади скользящих поверхно17. The machine according to item 13 or 14, characterized in that the support cavities are located opposite the annular groove, and the insulation means of the support cavities include peripheral mechanical seals and insulating jumpers between the support cavities, the sum of the areas of the support cavities and insulating jumpers being equal to the bottom area of the annular groove and the areas of the sliding insulating contact of the peripheral mechanical seals with the insulating surfaces of the support cover of the housing are equal to the corresponding areas of the sliding insulating contacts of the working part a torus with a working cover of the case, and the rotary means of isolation of the reverse transfer include parts of the surface of the bottom of the annular groove, on which the bottom discharge cavities are made, separated from at least one of the two adjacent sliding chambers by the bottom sealing protrusions that are in the sliding insulating contact with the return transfer limiter , and insulating jumpers are located opposite the bottom sealing ledges, and the area of the sliding surface

- 27 011921 стей изолирующих перемычек равны площадям скользящих поверхностей донных уплотняющих выступов.- 27 011921 stitches of insulating jumpers are equal to the areas of the sliding surfaces of the bottom sealing tabs.

18. Машина по п.4, отличающаяся тем, что ротор расположен между рабочей и опорной крышками корпуса, соединёнными связующим элементом корпуса, опорные полости выполнены в опорной части ротора, а средства выравнивания локальных давлений включают каналы в опорной части ротора, соединяющие опорные полости с силовыми камерами изменяемой длины, соединённые с шиберными камерами, причём опорная крышка корпуса содержит по меньшей мере одну распределительную полость всасывания, гидравлически связанную с входным портом и расположенную напротив полости всасывания рабочей камеры так, чтобы сообщаться с опорными полостями опорной части ротора.18. The machine according to claim 4, characterized in that the rotor is located between the working and supporting covers of the housing connected by a connecting element of the housing, the supporting cavities are made in the supporting part of the rotor, and the means for equalizing local pressures include channels in the supporting part of the rotor connecting the supporting cavities with power chambers of variable length, connected to the slide chambers, and the support cover of the housing contains at least one distribution suction cavity, hydraulically connected to the inlet port and located opposite spine suction working chamber so as to communicate with the bearing supporting part of the rotor cavities.

19. Машина по п.18, отличающаяся тем, что опорная крышка корпуса содержит по меньшей мере одну распределительную полость нагнетания, гидравлически связанную с выходным портом и расположенную напротив полости нагнетания рабочей камеры так, чтобы сообщаться с опорными полостями опорной части ротора.19. The machine according to p. 18, characterized in that the support cover of the housing contains at least one distribution distribution cavity, hydraulically connected to the output port and located opposite the discharge cavity of the working chamber so as to communicate with the support cavities of the supporting part of the rotor.

20. Машина по п.1, отличающаяся тем, что поверхность опорной крышки корпуса, находящаяся в скользящем контакте с опорной частью ротора, содержит ограничители прямого и обратного переноса опорной крышки корпуса, расположенные напротив ограничителей прямого и обратного переноса рабочей крышки корпуса, а торец опорной части ротора, находящийся в скользящем контакте с опорной крышкой корпуса, содержит кольцевой паз, соединяющийся с шиберными камерами опорной части ротора, причём средства изоляции опорных полостей включают шиберы, расположенные в шиберных камерах и кинематически связанные с механизмом привода шиберов так, чтобы шиберы находились в скользящем изолирующем контакте с указанным ограничителем прямого переноса опорной крышки корпуса.20. The machine according to claim 1, characterized in that the surface of the support cover of the housing, which is in sliding contact with the support part of the rotor, contains limiters for direct and reverse transfer of the support cover of the housing, located opposite the limiters of direct and reverse transfer of the working cover of the housing, and the end face of the support part of the rotor, which is in sliding contact with the support cover of the housing, contains an annular groove connected to the slide chambers of the support part of the rotor, and the means for isolating the support cavities include gates, is located in gate chambers and kinematically connected with the gate drive mechanism so that the gate is in sliding insulating contact with the specified limiter of direct transfer of the housing support cover.

21. Машина по п.20, отличающаяся тем, что средства изоляции опорных полостей включают части поверхности дна кольцевого паза опорной части ротора, находящиеся в скользящем изолирующем контакте с указанным ограничителем обратного переноса опорной крышки корпуса.21. The machine according to claim 20, characterized in that the means for isolating the supporting cavities include parts of the surface of the bottom of the annular groove of the supporting part of the rotor located in the sliding insulating contact with the specified limiter of the reverse transfer of the support cover of the housing.

22. Машина по п.20, отличающаяся тем, что средства изоляции опорных полостей включают шиберы, расположенные в шиберных камерах опорной части ротора и кинематически связанные с механизмом привода шиберов так, чтобы указанные шиберы были в скользящем контакте с указанным ограничителем обратного переноса опорной крышки корпуса.22. The machine according to claim 20, characterized in that the means for isolating the support cavities include gates located in the gate chambers of the supporting part of the rotor and kinematically connected with the drive mechanism of the gates so that these gates are in sliding contact with the specified limiter of the reverse transfer of the support cover of the housing .

23. Машина по п.1, отличающаяся тем, что роторные средства изоляции обратного переноса включают части поверхности дна кольцевого паза между шиберами.23. The machine according to claim 1, characterized in that the rotary means of isolation of the reverse transfer include parts of the surface of the bottom of the annular groove between the gates.

24. Машина по п.21 или 23, отличающаяся тем, что указанные части дна кольцевого паза содержат донные разгрузочные полости, отделённые по меньшей мере от одной из двух соседних шиберных камер донными уплотнительными выступами, находящимися в скользящем изолирующем контакте с указанным ограничителем обратного переноса.24. The machine according to item 21 or 23, characterized in that the said parts of the bottom of the annular groove contain bottom discharge cavities separated from at least one of the two adjacent sliding chambers by bottom sealing protrusions in a sliding insulating contact with said return transfer stop.