RU177656U1

RU177656U1 - SCREW MACHINE

Info

Publication number: RU177656U1
Application number: RU2017121808U
Authority: RU
Inventors: Юрий Апполоньевич Сазонов; Михаил Альбертович Мохов; Михаил Александрович Франков; Денис Юрьевич Иванов; Виктория Васильевна Воронова
Priority date: 2017-06-21
Filing date: 2017-06-21
Publication date: 2018-03-05

Abstract

Полезная модель относится к области производства и конструирования гидравлических машин в различных отраслях промышленности. В частности, она может быть использована в нефтяной промышленности при создании гидравлических забойных двигателей для бурения скважин.Сущность полезной модели: винтовая машина содержит корпус с входным и выходным каналами, секционную обойму с винтообразными каналами и винтообразный ротор, эксцентрично размещенный в обойме, с возможностью радиального смещения обоймы относительно ротора, размещенного на опорах. Секции обоймы установлены последовательно с возможностью углового смещения их относительно друг друга. Каждая секция обоймы выполнена по форме спиральной пружины, концентрично размещенной в расточке корпуса, с возможностью образования внутри корпуса следующих друг за другом спиралевидных камер, отделенных друг от друга щелевыми уплотнениями. При этом каждая секция обоймы оснащена стопорным элементом, выполненным на роторе, и цилиндрическим промежуточным стержнем, размещенным вдоль ротора в разгрузочной канавке, выполненной в роторе, с возможностью радиального смещения промежуточного стержня относительно ротора. Длина разгрузочной канавки превышает длину промежуточного стержня. Согласно полезной модели, цилиндрический промежуточный стержень выполнен в виде ролика, установленного на валу с возможностью вращения в полости разгрузочной канавки. При этом ось вала параллельна оси вращения ротора.Достигаемый технический результат заключается в обеспечении перехода от трения скольжения к трению качения в зоне контакта обоймы с корпусом, что способствует снижению контактных напряжений при попадании твердых включений в зазор между обоймой и корпусом. 5 ил.The utility model relates to the field of production and design of hydraulic machines in various industries. In particular, it can be used in the oil industry to create hydraulic downhole motors for drilling wells. The essence of the utility model: a screw machine contains a housing with inlet and outlet channels, a sectional cage with screw channels and a screw-like rotor eccentrically placed in a cage, with the possibility of radial displacement of the casing relative to the rotor placed on the supports. The sections of the cage are installed sequentially with the possibility of angular displacement of them relative to each other. Each section of the cage is made in the form of a spiral spring, concentrically placed in the bore of the housing, with the possibility of the formation inside the housing of successive spiral-shaped chambers separated from each other by gap seals. Moreover, each section of the cage is equipped with a locking element made on the rotor and a cylindrical intermediate rod located along the rotor in the discharge groove made in the rotor, with the possibility of radial displacement of the intermediate rod relative to the rotor. The length of the discharge groove exceeds the length of the intermediate rod. According to a utility model, a cylindrical intermediate rod is made in the form of a roller mounted on a shaft with the possibility of rotation in the cavity of the discharge groove. The axis of the shaft is parallel to the axis of rotation of the rotor. The technical result achieved is to ensure the transition from sliding friction to rolling friction in the contact zone of the casing with the casing, which helps to reduce contact stresses when solid inclusions get into the gap between the cage and the casing. 5 ill.

Description

Полезная модель относится к области производства и конструирования гидравлических машин в различных отраслях промышленности. В частности, она может быть использована в нефтяной промышленности при создании гидравлических забойных двигателей для бурения скважин.The utility model relates to the field of production and design of hydraulic machines in various industries. In particular, it can be used in the oil industry to create hydraulic downhole motors for drilling wells.

Известна винтовая машина, содержащая корпус с входом и выходом, секционную обойму с винтообразными каналами и винтообразный ротор, эксцентрично размещенный в обойме, с возможностью радиального смещения обоймы относительно ротора, размещенного на опорах. Обойма выполнена по форме спиральной пружины, концентрично размещенной в расточке корпуса, с возможностью образования внутри корпуса следующих друг за другом спиралевидных камер, отделенных друг от друга щелевыми уплотнениями. Обойма состоит из отдельных секций, следующих друг за другом, с возможностью углового смещения отдельных секций относительно друг друга, и каждая секция обоймы оснащена стопорным элементом, выполненным на роторе (RU № 124931, 2012).Known screw machine, comprising a housing with input and output, a sectional cage with helical channels and a screw-shaped rotor eccentrically placed in the cage, with the possibility of radial displacement of the cage relative to the rotor placed on the supports. The cage is made in the form of a spiral spring, concentrically placed in the bore of the housing, with the possibility of forming inside the housing of successive spiral-shaped chambers separated from each other by gap seals. The cage consists of separate sections following each other, with the possibility of angular displacement of the individual sections relative to each other, and each section of the cage is equipped with a locking element made on the rotor (RU No. 124931, 2012).

Недостатком известного устройства является ускоренный износ деталей щелевого уплотнения при работе винтовой машины на загрязненных жидкостях.A disadvantage of the known device is the accelerated wear of the parts of the gap seal during operation of the screw machine on contaminated liquids.

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является винтовая машина, содержащая корпус с входом и выходом, секционную обойму с винтообразными каналами и винтообразный ротор, эксцентрично размещенный в обойме, с возможностью радиального смещения обоймы относительно ротора, размещенного на опорах, обойма выполнена по форме спиральной пружины, концентрично размещенной в расточке корпуса, с возможностью образования внутри корпуса следующих друг за другом спиралевидных камер, отделенных друг от друга щелевыми уплотнениями, обойма выполнена из отдельных секций, следующих друг за другом, с возможностью углового смещения отдельных секций относительно друг друга, и каждая секция обоймы оснащена стопорным элементом, выполненным на роторе, а каждая секция обоймы оснащена промежуточным стержнем, размещенным вдоль ротора в разгрузочной канавке, выполненной в роторе, с возможностью радиального смещения промежуточного стержня относительно ротора, при этом длина разгрузочной канавки превышает длину промежуточного стержня (RU № 165039, 2016).Of the known devices, the closest to the proposed technical essence and the achieved result is a screw machine containing a housing with input and output, a sectional cage with screw-like channels and a screw-like rotor eccentrically placed in the cage, with the possibility of radial displacement of the cage relative to the rotor placed on the supports, the cage is made in the form of a spiral spring, concentrically placed in the bore of the body, with the possibility of the formation of spiral-shaped chambers following each other inside the body , separated from each other by gap seals, the cage is made of separate sections, following each other, with the possibility of angular displacement of the individual sections relative to each other, and each section of the cage is equipped with a locking element made on the rotor, and each section of the cage is equipped with an intermediate rod placed along the rotor in the discharge groove made in the rotor, with the possibility of radial displacement of the intermediate rod relative to the rotor, while the length of the discharge groove exceeds the length of the intermediate rod (RU No. 165039, 2016).

Недостатком известного устройства также является ускоренный износ корпуса и щелевых уплотнений при работе винтовой машины на загрязненных жидкостях в присутствии твердых частиц в потоке.A disadvantage of the known device is also the accelerated wear of the housing and gap seals during operation of the screw machine on contaminated liquids in the presence of solid particles in the stream.

Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является повышение ресурса работы винтовой машины при работе на загрязненных жидкостях за счет увеличения ресурса щелевых уплотнений и корпуса.The technical problem to which the proposed utility model is aimed is to increase the life of the screw machine when working on contaminated liquids by increasing the life of gap seals and the housing.

Указанная задача решается тем, что в винтовой машине, содержащей корпус с входным и выходным каналами, секционную обойму с винтообразными каналами и винтообразный ротор, эксцентрично размещенный в обойме, с возможностью радиального смещения обоймы относительно ротора, размещенного на опорах, секции обоймы установлены последовательно с возможностью углового смещения их относительно друг друга, и каждая секция обоймы выполнена по форме спиральной пружины, концентрично размещенной в расточке корпуса, с возможностью образования внутри корпуса следующих друг за другом спиралевидных камер, отделенных друг от друга щелевыми уплотнениями, при этом каждая секция обоймы оснащена стопорным элементом, выполненным на роторе, и цилиндрическим промежуточным стержнем, размещенным вдоль ротора в разгрузочной канавке, выполненной в роторе, с возможностью радиального смещения промежуточного стержня относительно ротора, при этом длина разгрузочной канавки превышает длину промежуточного стержня, согласно полезной модели цилиндрический промежуточный стержень выполнен в виде ролика, установленного на валу с возможностью вращения в полости разгрузочной канавки, при этом ось вала параллельна оси вращения ротора.This problem is solved in that in a screw machine containing a housing with input and output channels, a sectional cage with screw-like channels and a screw-like rotor eccentrically placed in the cage, with the possibility of radial displacement of the cage relative to the rotor placed on the supports, the cage sections are installed in series with the possibility of their angular displacement relative to each other, and each section of the cage is made in the form of a spiral spring, concentrically placed in the bore of the body, with the possibility of formation inside to casing of successive spiral-shaped chambers separated by gap seals, wherein each section of the cage is equipped with a locking element made on the rotor and a cylindrical intermediate rod placed along the rotor in the discharge groove made in the rotor, with the possibility of radial displacement of the intermediate rod relative to the rotor, while the length of the discharge groove exceeds the length of the intermediate rod, according to a utility model, the cylindrical intermediate rod is made in the form of a roller Mounted on a shaft rotatably mounted in the cavity relief groove, the shaft axis is parallel to the rotor axis.

Достигаемый технический результат заключается в обеспечении перехода от трения скольжения к трению качения в зоне контакта обоймы с корпусом, что способствует снижению контактных напряжений при попадании твердых включений в зазор между обоймой и корпусом.The technical result achieved is to ensure the transition from sliding friction to rolling friction in the contact zone of the casing with the casing, which helps to reduce contact stresses when solid inclusions get into the gap between the cage and the casing.

Достижение указанного технического результата обеспечит, в свою очередь, расширение области применения предлагаемой конструкции винтовой машины и возможность создания более универсальных и более мощных винтовых машин.Achieving the specified technical result will ensure, in turn, the expansion of the scope of the proposed design of the screw machine and the possibility of creating more universal and more powerful screw machines.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, на которых с применением приемов трехмерного моделирования, представлена заявляемая винтовая машина и ее отдельные узлы и детали.The essence of the proposed utility model is illustrated by drawings, in which, using the methods of three-dimensional modeling, the inventive screw machine and its individual components and parts are presented.

На фигуре 1 представлен продольный разрез винтовой машины.The figure 1 shows a longitudinal section of a screw machine.

На фигуре 2 в изометрии представлен ротор со спиралевидной обоймой, выполненной из отдельных секций, следующих друг за другом.Figure 2 is an isometric view of a rotor with a helical cage made of separate sections following each other.

На фигуре 3 представлена одна секция обоймы, которая оснащена промежуточным стержнем в виде цилиндрического ролика.The figure 3 presents one section of the cage, which is equipped with an intermediate rod in the form of a cylindrical roller.

На фигуре 4 представлен промежуточный стержень в виде цилиндрического ролика.The figure 4 presents the intermediate rod in the form of a cylindrical roller.

На фигуре 5 представлен элемент секции обоймы, в которой выполнены полости для монтажа цилиндрического ролика.The figure 5 presents the element of the cage section, in which the cavity is made for mounting a cylindrical roller.

Винтовая машина, по фигурам 1-5, содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами, секционную обойму 4 с винтообразными каналами и винтообразный ротор 5, эксцентрично размещенный в обойме 4, с возможностью радиального смещения обоймы 4 относительно ротора 5, размещенного на опорах 6 и 7. Обойма 4 выполнена по форме спиральной пружины, концентрично размещенной в расточке 8 корпуса 1. Ротор 5 размещен вблизи от поверхности расточки 8 корпуса 1 с образованием щелевого уплотнения 9 в зазоре между наружной поверхностью ротора 5 и поверхностью расточки 8 в корпусе 1, с возможностью образования внутри корпуса 1 следующих друг за другом спиралевидных камер 10, отделенных друг от друга щелевыми уплотнениями 9. Ротор 5 оснащен стопорными элементами 11, ограничивающими перемещение обоймы 4 относительно ротора 5. Обойма 4 выполнена из отдельных секций 12, 13 следующих друг за другом, с возможностью углового смещения отдельных секций 12, 13 друг относительно друга. Каждая секция обоймы 4, например, секция 13 оснащена стопорным элементом 11, выполненным на роторе 5. Стопорный элемент 11 может представлять собой плоскую опорную поверхность, выполненную на роторе 5. Секции в обойме 4 расположены вдоль винтовой линии с образованием ступенчатой структуры, подобно ступеням на винтовой лестнице.The screw machine, according to figures 1-5, contains a housing 1 with input 2 and output 3 channels, a sectional cage 4 with screw-shaped channels and a screw-like rotor 5, eccentrically placed in the cage 4, with the possibility of radial displacement of the cage 4 relative to the rotor 5, placed on the supports 6 and 7. The holder 4 is made in the form of a spiral spring concentrically placed in the bore 8 of the housing 1. The rotor 5 is placed close to the surface of the bore 8 of the housing 1 with the formation of a gap seal 9 in the gap between the outer surface of the rotor 5 and the surface of the bore 8 in the housing 1, with the possibility of the formation inside the housing 1 of successive spiral chambers 10, separated from each other by gap seals 9. The rotor 5 is equipped with locking elements 11, restricting the movement of the cage 4 relative to the rotor 5. The cage 4 is made of separate sections 12, 13 following each other, with the possibility of angular displacement of the individual sections 12, 13 relative to each other. Each section of the holder 4, for example, section 13 is equipped with a locking element 11 made on the rotor 5. The locking element 11 can be a flat supporting surface made on the rotor 5. The sections in the holder 4 are arranged along a helical line with the formation of a stepped structure, similar to steps on spiral staircase.

В полости спиралевидных камер 10, как в известных технических решениях, может быть размещена дополнительная опора 14 для ротора 5, и в дополнительной опоре выполнены проточные каналы 15, сообщающиеся через щелевые уплотнения 9 с входом 2 и с выходом 3 корпуса 1. В конструкции может быть использован фиксатор 16, который исключает поворот опоры 6, 7, 14 внутри корпуса 1.In the cavity of the spiral-shaped chambers 10, as in the known technical solutions, an additional support 14 for the rotor 5 can be placed, and flow channels 15 are made in the additional support, communicating through slotted seals 9 with the input 2 and the output 3 of the housing 1. The design can be the lock 16 is used, which eliminates the rotation of the bearings 6, 7, 14 inside the housing 1.

Ротор 5 установлен на опорах 6, 7 и 14, которые обеспечивают условия, чтобы ротор 5 был эксцентрично размещен в обойме 4, и, соответственно, эксцентрично размещен внутри расточки 8 в корпусе 1. При этом обойма 4 выполнена концентрично размещенной в расточке 8 корпуса 1.The rotor 5 is mounted on supports 6, 7 and 14, which ensure that the rotor 5 is eccentrically placed in the holder 4, and, accordingly, eccentrically placed inside the bore 8 in the housing 1. In this case, the holder 4 is made concentrically placed in the bore 8 of the housing 1 .

Каждая секция обоймы 12 оснащена промежуточным стержнем, выполненным в виде цилиндрического ролика 17, установленного на валу 18, с обеспечением возможности его вращения в полости разгрузочной канавки 19, при этом ось вращения 20 цилиндрического ролика 17 расположена параллельно оси вращения 21 винтообразного ротора 5.Each section of the cage 12 is equipped with an intermediate rod made in the form of a cylindrical roller 17 mounted on the shaft 18, with the possibility of its rotation in the cavity of the discharge groove 19, while the axis of rotation 20 of the cylindrical roller 17 is parallel to the axis of rotation 21 of the helical rotor 5.

Цилиндрический ролик 17 расположен вдоль ротора 5 в разгрузочной канавке 19, выполненной в роторе 5, с возможностью радиального смещения цилиндрического ролика 17 относительно ротора 5, при этом длина разгрузочной канавки 19 превышает длину цилиндрического ролика 17.The cylindrical roller 17 is located along the rotor 5 in the discharge groove 19 made in the rotor 5, with the possibility of radial displacement of the cylindrical roller 17 relative to the rotor 5, while the length of the discharge groove 19 exceeds the length of the cylindrical roller 17.

В секции обоймы 12 и 13 выполнены полости 22 и 23, в которых расположены торцовые участки вала 18, что обеспечивает возможность для углового смещения отдельных секций обоймы 12 и 13 относительно друг друга, и возможность радиального смещения цилиндрического ролика 17 относительно ротора 5.In the section of the cage 12 and 13, cavities 22 and 23 are made in which the end sections of the shaft 18 are located, which makes it possible for the angular displacement of the individual sections of the cage 12 and 13 relative to each other, and the radial displacement of the cylindrical roller 17 relative to the rotor 5.

Винтовая машина работает следующим образом в режиме насоса (или компрессора).The screw machine operates as follows in the pump (or compressor) mode.

От вала двигателя (на фигурах двигатель не показан) механическая энергия передается на ротор 5, установленный на опорах 6, 7 и 14. При вращении ротора 5, также во вращательное движение вовлекается и обойма 4. Обойма 4 выполнена из отдельных секций 12, 13, следующих друг за другом, с возможностью углового смещения отдельных секций 12, 13 друг относительно друга. Каждая секция 13 обоймы 4 оснащена стопорным элементом 11, выполненным на роторе 5. При вращении ротора 5 в спиралевидных камерах 10 обеспечивается силовое воздействие на жидкость, заполняющую полости в камерах 10. Таким образом, формируется поток жидкости в направлении от входного канала 2 к выходному каналу 3. Щелевые уплотнения 9 уменьшают объемные потери, поскольку ротор 5 размещен вблизи от поверхности расточки 8 корпуса 1 с образованием щелевого уплотнения 9 в зазоре между наружной поверхностью ротора 5 и поверхностью расточки 8 в корпусе 1. Внутри корпуса 1 следующие друг за другом спиралевидные камеры 10, отделены друг от друга щелевыми уплотнениями 9 и элементами секционной обоймы - секциями 12, 13.From the motor shaft (the engine is not shown in the figures) mechanical energy is transmitted to the rotor 5 mounted on the bearings 6, 7 and 14. When the rotor 5 is rotated, the cage 4 is also involved in the rotational movement. The cage 4 is made of separate sections 12, 13, following each other, with the possibility of angular displacement of the individual sections 12, 13 relative to each other. Each section 13 of the cage 4 is equipped with a locking element 11 made on the rotor 5. When the rotor 5 is rotated in the spiral chambers 10, a force is applied to the liquid filling the cavities in the chambers 10. Thus, a liquid flow is formed in the direction from the input channel 2 to the output channel 3. Slit seals 9 reduce volume losses, since the rotor 5 is placed close to the surface of the bore 8 of the housing 1 with the formation of a gap seal 9 in the gap between the outer surface of the rotor 5 and the surface of the bore 8 in the housing 1. B utri body 1 following one after the other spiral chamber 10, separated by a gap seal 9 and ferrule sectional elements - sections 12, 13.

При таком движении ротора 5 и обоймы 4 относительно расточки 8 в корпусе 1 осуществляется смещение спиралевидных камер 10 в направлении от входного канала 2 к выходному каналу 3. Щелевые уплотнения 9 ограничивают значение объемных потерь мощности и обеспечивают плавное (равномерное) изменение давления по камерам 10, следующим друг за другом. Равномерное распределение (изменение) давления по камерам 9 достигается за счет частичного возвратного перетекания части перекачиваемой среды через каналы щелевых уплотнений 9. Максимальное давление обеспечивается в спиральной камере 10, сообщающейся с выходным каналом 3, что соответствует давлению на выходе насоса. Соответственно минимальное давление обеспечивается в спиральной камере 10, сообщающейся с входным каналом 2, что соответствует давлению на входе насоса. Поскольку для каждой секции 12 имеется свой отдельный стопорный элемент 11, обеспечивается распределение нагрузки на большей площади при уменьшенных контактных напряжениях, что открывает возможности для создания более мощных машин.With this movement of the rotor 5 and the holder 4 relative to the bore 8 in the housing 1, the spiral chambers 10 are displaced in the direction from the input channel 2 to the output channel 3. Slot seals 9 limit the value of volumetric power losses and provide a smooth (uniform) pressure change along the chambers 10, following each other. A uniform distribution (change) of pressure over the chambers 9 is achieved due to the partial return flow of part of the pumped medium through the channels of the gap seals 9. The maximum pressure is provided in the spiral chamber 10, which communicates with the output channel 3, which corresponds to the pressure at the pump outlet. Accordingly, the minimum pressure is provided in the spiral chamber 10, which communicates with the inlet channel 2, which corresponds to the pressure at the pump inlet. Since each section 12 has its own separate locking element 11, load distribution over a larger area with reduced contact stresses is provided, which opens up the possibility of creating more powerful machines.

Ротор 5 установлен на опорах 6, 7 и 14, которые обеспечивают условия, чтобы ротор 5 был эксцентрично размещен в обойме 4, и, соответственно, эксцентрично размещен внутри расточки 8 в корпусе 1. При этом обойма 4 выполнена концентрично размещенной в расточке 8 корпуса 1. С использованием нескольких промежуточных опор 14 открывается возможность для дальнейшего увеличения длины ротора 5, что позволяет создавать более мощные машины.The rotor 5 is mounted on supports 6, 7 and 14, which ensure that the rotor 5 is eccentrically placed in the holder 4, and, accordingly, eccentrically placed inside the bore 8 in the housing 1. In this case, the holder 4 is made concentrically placed in the bore 8 of the housing 1 Using several intermediate supports 14, it is possible to further increase the length of the rotor 5, which allows you to create more powerful machines.

В полости спиралевидных камер 10 размещена, по крайней мере, одна дополнительная опора 14 для ротора 5, и в дополнительной опоре выполнены проточные каналы 15, сообщающиеся через щелевые уплотнения 9 с входом 2 и с выходом 3. Перекачиваемая среда проходит через проточные каналы 15, в направлении от входного канала 2 к выходному 3 насоса. В конструкции может быть использован фиксатор 16, который исключает поворот опоры 14 внутри корпуса 1. Фиксатор 16 может быть выполнен на основе механической системы (штифтовое или шпоночное соединение).At least one additional support 14 for the rotor 5 is placed in the cavity of the spiral chambers 10, and flow channels 15 are made in the additional support, communicating through slotted seals 9 with an input 2 and an output 3. The pumped medium passes through the flow channels 15 direction from input channel 2 to output 3 of the pump. The latch 16 can be used in the design, which eliminates the rotation of the support 14 inside the housing 1. The latch 16 can be made on the basis of a mechanical system (pin or key connection).

Каждая секция обоймы 12 оснащена промежуточным стержнем, выполненным в виде цилиндрического ролика 17. Цилиндрический ролик 17 расположен вдоль ротора 5 в разгрузочной канавке 19, выполненной в роторе 5, при этом длина разгрузочной канавки 19 превышает длину цилиндрического ролика 17.Each section of the cage 12 is equipped with an intermediate rod made in the form of a cylindrical roller 17. A cylindrical roller 17 is located along the rotor 5 in the discharge groove 19 made in the rotor 5, while the length of the discharge groove 19 exceeds the length of the cylindrical roller 17.

При радиальном смещении цилиндрического ролика 17, в направлении от центра ротора 5, жидкость поступает в разгрузочную канавку 19 из спиралевидной камеры 10. При радиальном смещении промежуточного стержня 17, в направлении к центру ротора 5, жидкость поступает из разгрузочной канавки 19 в спиралевидную камеру 10. При такой работе винтовой машины в режиме насоса, часть перекачиваемой среды, находящейся под цилиндрическим роликом 17, движется через разгрузочные канавки 19.With a radial displacement of the cylindrical roller 17, in the direction from the center of the rotor 5, the liquid enters the discharge groove 19 from the spiral chamber 10. With a radial displacement of the intermediate rod 17, towards the center of the rotor 5, the liquid enters from the discharge groove 19 into the spiral chamber 10. With this operation of the screw machine in pump mode, part of the pumped medium under the cylindrical roller 17 moves through the discharge grooves 19.

При работе винтовой машины в режиме насоса цилиндрический ролик 17 за счет перепада давления в спиралевидных камерах 10 прижимается к плоскости стопорного элемента 11, разобщая соседние спиралевидные камеры 10.When the screw machine is in pump mode, the cylindrical roller 17 is pressed against the plane of the locking element 11 due to the pressure differential in the spiral chambers 10, separating the adjacent spiral chambers 10.

При вращении ротора 5 вокруг оси 21 каждый цилиндрический ролик 17 вовлекается во вращение вокруг своей оси вращения 20, двигаясь внутри корпуса 1. При таком конструктивном исполнении становится возможным переход от трения скольжения к трению качения, в зоне контакта обоймы 4 с корпусом 1, что способствует снижению контактных напряжений и увеличению ресурса щелевых уплотнений 9, корпуса 1 и машины в целом, в особенности при попадании твердых частиц в зазор между обоймой 4 и корпусом 1, когда перекачиваются загрязненные жидкости. В секции обоймы 12 и 13 выполнены полости 22 и 23, в которых расположены торцовые участки вала 18. При работе винтовой машины в режиме насоса, такое исполнение, при вращении цилиндрических роликов 17, обеспечивает возможность для углового смещения отдельных секций обоймы 12 и 13 относительно друг друга, и возможность радиального смещения цилиндрического ролика 17 относительно ротора 5.When the rotor 5 rotates around the axis 21, each cylindrical roller 17 is involved in rotation around its axis of rotation 20, moving inside the housing 1. With this design, it becomes possible to switch from sliding friction to rolling friction in the contact zone of the cage 4 with the housing 1, which contributes to reduce contact stresses and increase the service life of gap seals 9, the housing 1 and the machine as a whole, especially when solid particles get into the gap between the cage 4 and the housing 1 when contaminated liquids are pumped. In the section of the cage 12 and 13, cavities 22 and 23 are made in which the end sections of the shaft 18 are located. When the screw machine is in pump mode, this design, when the cylindrical rollers 17 rotate, provides the possibility for the angular displacement of the individual sections of the cage 12 and 13 relative to each other friend, and the possibility of radial displacement of the cylindrical roller 17 relative to the rotor 5.

Таким образом, решается задача по повышению ресурса работы винтовой машины при работе в режиме насоса в условиях перекачки загрязненных жидкостей. Помимо жидкой среды, предлагаемая конструктивное решение может обеспечить перекачку газов, газожидкостных смесей и других многофазных сред.Thus, the problem is solved to increase the operating life of the screw machine when operating in the pump mode in the conditions of pumping contaminated liquids. In addition to a liquid medium, the proposed design solution can provide the transfer of gases, gas-liquid mixtures and other multiphase media.

В режиме двигателя винтовая машина работает следующим образом. Во входной канал 2 подают под избыточным давлением рабочую жидкость (рабочий газ или газожидкостную смесь). Щелевые уплотнения 9 ограничивают значение объемных потерь мощности и обеспечивают плавное изменение давления по камерам 10, следующим друг за другом. Максимальное давление обеспечивается в спиральной камере 10, сообщающейся с входным каналом 2, что соответствует давлению на входе двигателя. Соответственно минимальное давление обеспечивается в спиральной камере 10, сообщающейся с выходным каналом 3, что соответствует давлению на выходе двигателя. За счет перепада давления в соседних камерах 10 возникают силы и крутящий момент, действующие на обойму 4 и ротор 5, так как ротор 5 эксцентрично размещен в обойме 4, с возможностью радиального смещения обоймы 4 относительно ротора 5. Ротор 5 вместе с обоймой 4 под действием указанных сил вовлекаются во вращательное движение. Таким образом, гидравлическая энергия преобразуется в механическую энергию, мощность вращающегося ротора 5 может быть передана к другим машинам (эти машины на фигурах не показаны).In engine mode, the screw machine operates as follows. The working fluid (working gas or gas-liquid mixture) is supplied to the inlet channel 2 under excessive pressure. Slotted seals 9 limit the value of volumetric power losses and provide a smooth change in pressure along the chambers 10, one after the other. The maximum pressure is provided in the spiral chamber 10, which communicates with the inlet channel 2, which corresponds to the pressure at the inlet of the engine. Accordingly, the minimum pressure is provided in the spiral chamber 10, communicating with the output channel 3, which corresponds to the pressure at the outlet of the engine. Due to the pressure drop in the adjacent chambers 10, forces and torque appear on the yoke 4 and the rotor 5, since the rotor 5 is eccentrically placed in the yoke 4, with the possibility of radial displacement of the yoke 4 relative to the rotor 5. The rotor 5 together with the yoke 4 under the action these forces are involved in rotational motion. Thus, hydraulic energy is converted into mechanical energy, the power of the rotating rotor 5 can be transferred to other machines (these machines are not shown in the figures).

Каждая секция обоймы 12 оснащена промежуточным стержнем, выполненным в виде цилиндрического ролика 17. Цилиндрический ролик 17 расположен вдоль ротора 5 в разгрузочной канавке 19, выполненной в роторе 5, при этом длина разгрузочной канавки 18 превышает длину цилиндрического ролика 17.Each section of the cage 12 is equipped with an intermediate rod made in the form of a cylindrical roller 17. A cylindrical roller 17 is located along the rotor 5 in the discharge groove 19 made in the rotor 5, while the length of the discharge groove 18 exceeds the length of the cylindrical roller 17.

Цилиндрический ролик 17 выполнен с возможностью его вращения в полости разгрузочной канавки 19, а ось вращения 20 цилиндрического ролика 17 расположена параллельно оси вращения 21 винтообразного ротора 5. При радиальном смещении цилиндрического ролика 17, в направлении от центра ротора 5, жидкость поступает в разгрузочную канавку 19 из спиралевидной камеры 10. При радиальном смещении цилиндрического ролика 17, в направлении к центру ротора 5, жидкость поступает из разгрузочной канавки 19 в спиралевидную камеру 10. При работе такой винтовой машины в режиме двигателя, часть рабочей жидкости движется через разгрузочные канавки 19. При работе винтовой машины в режиме двигателя, цилиндрический ролик 17 за счет перепада давления в спиралевидных камерах 10 прижимается к плоскости стопорного элемента 11, разобщая соседние спиралевидные камеры 10.The cylindrical roller 17 is configured to rotate in the cavity of the discharge groove 19, and the axis of rotation 20 of the cylindrical roller 17 is parallel to the axis of rotation 21 of the screw rotor 5. With a radial displacement of the cylindrical roller 17, in the direction from the center of the rotor 5, the fluid enters the discharge groove 19 from the spiral chamber 10. With a radial displacement of the cylindrical roller 17, towards the center of the rotor 5, the fluid enters from the discharge groove 19 into the spiral chamber 10. When operating such a screw machine in Modes engine, part of the working fluid moves through the relief grooves 19. When the screw machine in motor mode, the cylindrical roller 17 due to the pressure drop in the helical chambers 10 is pressed against the plane of the locking member 11, thus separating the adjacent spiral chamber 10.

При вращении ротора 5 вокруг оси 21 каждый цилиндрический ролик 17 вовлекается во вращение вокруг своей оси вращения 20, двигаясь внутри корпуса 1. При таком конструктивном исполнении становится возможным переход от трения скольжения к трению качения в зоне контакта обоймы 4 с корпусом 1, что способствует снижению контактных напряжений и увеличению ресурса щелевых уплотнений, корпуса 1 и машины в целом, в особенности при попадании твердых частиц в зазор между обоймой 4 и корпусом 1, когда гидравлический двигатель работает в потоке загрязненной жидкости.When the rotor 5 rotates around the axis 21, each cylindrical roller 17 is involved in rotation around its axis of rotation 20, moving inside the housing 1. With this design, it becomes possible to switch from sliding friction to rolling friction in the contact zone of the casing 4 with the housing 1, which helps to reduce contact stresses and increase the service life of gap seals, the housing 1 and the machine as a whole, especially when solid particles get into the gap between the yoke 4 and the housing 1, when the hydraulic motor is running in a polluted stream liquids.

В секции обоймы 12 и 13 выполнены полости 22 и 23, в которых расположены торцовые участки вала 18. При работе винтовой машины в режиме гидравлического двигателя, такое исполнение, при вращении цилиндрических роликов 17, обеспечивает возможность для углового смещения отдельных секций обоймы 12 и 13 относительно друг друга, и возможность радиального смещения цилиндрического ролика 17 относительно ротора 5.In the section of the cage 12 and 13, cavities 22 and 23 are made in which the end sections of the shaft 18 are located. When the screw machine is in hydraulic motor mode, this design, when the cylindrical rollers 17 rotate, provides the possibility for the angular displacement of the individual sections of the cage 12 and 13 relative to each other, and the possibility of radial displacement of the cylindrical roller 17 relative to the rotor 5.

За счет усовершенствования ротора и проточной части машины решена задача по расширению области применения винтовой машины и созданию более универсальных и более мощных винтовых машин.By improving the rotor and the flow part of the machine, the problem of expanding the scope of application of the screw machine and creating more universal and more powerful screw machines has been solved.

Claims

Винтовая машина, содержащая корпус с входным и выходным каналами, секционную обойму с винтообразными каналами и винтообразный ротор, эксцентрично размещенный в обойме, с возможностью радиального смещения обоймы относительно ротора, размещенного на опорах, секции обоймы установлены последовательно с возможностью углового смещения их относительно друг друга, и каждая секция обоймы выполнена по форме спиральной пружины, концентрично размещенной в расточке корпуса, с возможностью образования внутри корпуса следующих друг за другом спиралевидных камер, отделенных друг от друга щелевыми уплотнениями, при этом каждая секция обоймы оснащена стопорным элементом, выполненным на роторе, и цилиндрическим промежуточным стержнем, размещенным вдоль ротора в разгрузочной канавке, выполненной в роторе, с возможностью радиального смещения промежуточного стержня относительно ротора, при этом длина разгрузочной канавки превышает длину промежуточного стержня, отличающаяся тем, что цилиндрический промежуточный стержень выполнен в виде ролика, установленного на валу с возможностью вращения в полости разгрузочной канавки, при этом ось вала параллельна оси вращения ротора.A screw machine comprising a housing with input and output channels, a sectional cage with screw-shaped channels and a screw-shaped rotor eccentrically placed in the cage, with the possibility of radial displacement of the cage relative to the rotor placed on the supports, sections of the cage are mounted in series with the possibility of angular displacement of them relative to each other, and each section of the cage is made in the form of a spiral spring concentrically placed in the bore of the housing, with the possibility of the formation of successive spirits inside the housing left-shaped chambers separated from each other by gap seals, each section of the cage equipped with a locking element made on the rotor and a cylindrical intermediate rod placed along the rotor in the discharge groove made in the rotor, with the possibility of radial displacement of the intermediate rod relative to the rotor, while the length of the discharge groove exceeds the length of the intermediate rod, characterized in that the cylindrical intermediate rod is made in the form of a roller mounted on the shaft with the possibility rotation in the cavity of the discharge groove, while the axis of the shaft is parallel to the axis of rotation of the rotor.