CZ289289B6

CZ289289B6 - Souprava dvou ąroubů

Info

Publication number: CZ289289B6
Application number: CZ19981772A
Authority: CZ
Inventors: Ulrich Becher
Original assignee: Ateliers Busch S. A.
Priority date: 1995-12-11
Filing date: 1996-07-08
Publication date: 2001-12-12
Also published as: DK0865575T3; DK0865575T4; PT865575E; CZ177298A3; AU6186196A; EP0865575B2; CN1207794A; NO982674L; EP0865575A1; SK78098A3; WO1997021925A1; EP0865575B1; AU719268B2; EP0865575B9; NO982674D0; ES2186785T3; DE59609957D1; US6139297A; JP3330955B2; CA2240168C

Abstract

Souprava dvou roub (1, 2) pro roubov erpadlo, uspo° dan²ch vz jemn rovnob n se vz jemn²m mimost°edn²m z b rem a s ·hlem op s n nejm n 720.degree. v jednochod m proveden , opat°en pop° pad vyva ovac mi dutinami (4) na konc ch roub (1, 2), je sestavena tak, e d lky roub (1, 2) jsou odli n od cel ho n sobku stoup n jejich z vit a/nebo vn j obrysy roub (1, 2) jsou ve st°edn vstupn oblasti zm n ny pro dosa en jejich vyv en .\

Description

Vynález se týká soupravy dvou šroubů pro šroubové čerpadlo, uspořádaných vzájemně rovnoběžně se vzájemným mimostředným záběrem a s úhlem opásání nejméně 720° vjednochodém provedení, opatřené popřípadě vyvažovacími dutinami na koncích šroubů. Vynález se zejména týká opatření pro vyvážení této soupravy dvou šroubů. Těžiště, střední odstup, čelní plocha a velikost úhlu opásání přitom určují velikosti statické a dynamické nevyváženosti, která vzniká u šroubů s jednochodým profilem.

Dosavadní stav techniky

V dokumentu JP A 62 291486, (1987) firmy Taiko z Japonska je popsán způsob vyvažování dopravních šroubů. Nejprve se při tomto způsobu dosáhne statického vyvážení stanovením délky šroubů na celý násobek stoupání závitu šroubu. Pomocí čelních vybrání, vytvořených na obou stranách šroubu, které jsou duté nebo jsou vyplněny lehkým materiálem, se dosáhne dynamického vyvážení.

Tato vyvažovači metoda však není proveditelná, jestliže je třeba používat speciálních materiálů, které není možné tvarovat do konečného tvaru odléváním. I při zcela neobvyklých geometrických tvarech profilu má tato metoda své meze, které jsou určeny jednak tím, že tloušťky stěn šroubů není možno s ohledem na nutnost zajištění potřebné stability zmenšovat zcela libovolně a jednak příliš velká axiální délka vyvažovačích dutin přináší značné výrobní problémy, vyvolané šroubovicovým tvarem jednotlivých závitů šroubu.

Úkolem vynálezu je proto vyřešit vhodná opatření pro zajištění vyvážení jednochodého šroubu, jehož geometrie je neobvyklá nebo který vyžaduje pro své zhotovení použití zvláštních materiálů, aniž by byly nutné velké přídavné náklady na výrobu nebo aniž by byla ohrožena tvarová stabilita šroubu.

Podstata vynálezu

Tento úkol je vyřešen u soupravy dvou šroubů uspořádaných vzájemně rovnoběžně se vzájemným mimostředným záběrem a s úhlem opásání nejméně 720° vjednochodém provedení, opatřená popřípadě vyvažovacími dutinami na koncích šroubů a vytvořená podle vynálezu, jehož podstata spočívá vtom, že délky šroubů jsou odlišné od celočíselného násobku stoupání jejich závitů a/nebo vnější obrysy šroubů jsou ve střední vstupní oblasti změněny pro dosažení jejich vyvážení.

Podle výhodného provedení vynálezu je délka šroubů větší než jedenapůlnásobek stoupání o celočíselný násobek stoupání závitů šroubů.

Pouze jeden z konců šroubů je s výhodou opatřen vnitřní vyvažovači dutinou.

Šroub je s výhodou vytvořen bez vnitřní vyvažovači dutiny.

Oba konce šroubů jsou s výhodou opatřeny vyvažovači dutinou.

Úhel opásání vyvažovačích dutin je s výhodou proměnný pro optimální sladění.

-1 CZ 289289 B6

Ve výhodném provedení vynálezu jsou tedy další konstrukční možnosti dány použitím vyvažovacího závaží, upevněného ve vnější oblasti osy šroubů, zejména v oblasti řídicího pohonu, nebo vytvořením čelních vyvažovačích dutin, jejichž axiální rozměry se mohou měnit pro dosažení optimálního stavu.

Řešením podle vynálezu se dosáhne podstatných výhod spočívajících zejména ve snadnější výrobě a větší tvarové stabilitě v případě vytvoření čelních vyvažovačích dutin nebo vybrání, čehož se dosahuje optimálním dimenzováním úhlu opásání dopravních šroubů, obvodového úhlu vyvažovačích dutin a také jejich průřezu. Souprava podle vynálezu umožňuje také použití speciálních materiálů, které nejsou vhodné pro zpracování odléváním. Povrchové plochy šroubů mají ve výchozí oblasti menší rozměry, což způsobuje také snížení teploty.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže objasněn pomocí příkladů provedení zobrazených na výkresech, kde znázorňují obr. 1 boční pohled na soupravu dvou šroubů jako šroubových rotorů pro šroubová čerpadla vjednochodém provedení s úhlem opásání 1598° a s vyvažovacími vybráními na vnějších obrysech šroubů ve střední vstupní oblasti, obr. 2 čelní pohled na jeden šroubový rotor ze sady šroubových rotorů z obr. 1, opatřený vyvažovacím vybráním, a obr. 3 zobrazení geometrických míst těžišť profilu šroubu z obr. 2, uspořádaných na šroubovici.

Příklady provedení vynálezu

V příkladném provedení mají dva šrouby 1, 2 podle příkladu z obr. 1 délku rovnou 4,439 násobku stoupání jejich závitů, což odpovídá úhlu opásání 1598°, viz obr. 3. Čelní profil 5, viz obr. 2, jakož i stoupání 1, viz obr. 1, určují společně s tloušťkou d stěny, viz obr. 2, největší část obvodového obrysu axiálně vytvořených vyvažovačích dutin 4, viz obr. 2. Tyto vyvažovači dutiny 4 jsou směrem ke středu ohraničeny jádrovou kružnicí 7, viz obr. 2. Ve společných úhlových polohách těžiště S₂ plného profilu a těžiště S₃ vyvažovači plochy, viz obr. 2, vznikne nutně přímé uzavření ve vyvažovači ploše.

Tento problém se řeší pomocí výpočtu následovně:

V pravoúhlém systému souřadnic s osou šroubu 1, 2 jako osou w a s osou u a osou v v rovině řezu, vedené čelem šroubu 1, 2, se na osu u umístí těžiště S₂, viz obr. 3. Délka 2w₂ šroubu 1,2 ve směru osy w probíhá souměrně od -w₂ do +w₂ nebo v úhlovém vyjádření od -ai do +a₂ při platnosti vztahu a₂ = (2π/1). w₂ (Π), kde 2a₂ je úhel opásání šroubu a π = Ludolfovo číslo = 3,1415 ...

Oblasti čelních vyvažovačích dutin 4 jsou vytvořeny v rozsazích od -w₂ do -w₂ a od +wj do +w_;což odpovídá úhlovým polohám od -a₂ do -ai a od +(Xi do +a₂, kde <Xi = (2π/1). Wj (I).

Příslušný úhel a₃ opásání vyvažovači dutiny 4 činí tedy α₃ = α₂ - αι (III).

-2CZ 289289 B6

U souměrných vyvažovačích dutin 4 s konstantní hodnotou součinu g₃ plochy f₃ a vzdálenosti těžiště S₃ vyvažovači dutiny 4, viz obr. 2, (g₃ = f₃.r₃ = konstanta (IV)) vedou požadavky na statické a dynamické vyvážení k rovnicím a₂.sinai cosa₂ = ai.cosai sina₂ (V) a

g3 = go.(sina₂ - a₂cosa₂) / (sina-sinai-acosa₂+aicosai) (VI), kde go je součinem plochy f₀plného profilu a příslušného odstupu r₂ těžiště So, viz obr. 2, a₂ a cti se dosazují v úhlových mírách a součin g₃ je vysvětlen v předchozí definici.

Rovnice (V) poskytuje pro libovolný úhel 2a₂ (s α₂ > 2π) opásání šroubu 1, 2 nejméně jedno řešení pro úhel ap Z hodnot úhlů cti a a₂ vyplývají rozměry vyvažovači dutiny 4. Z rovnice (ΙΠ) vyplývá úhel 2a₂ opásání a z rovnice (VI) požadovaný průřez jako součin g₃.

Z výrobních důvodů má být úhel a₃ opásání vyvažovači dutiny 4 co nejmenší. Při několika řešeních pro úhel cti se tedy dosadí největší hodnota při zachování vztahu cti < ^α2· Přesnými zkouškami bylo zjištěno, že při délkách 2w? šroubů 1,2 rovných celočíselnému násobku stoupání šroubů 1, 2 vznikají nepříznivé poměry, to znamená, když platí 2w₂ = 2L, 3L, 4L, 5L ... K.L, což odpovídá provedení podle zveřejňovacího spisu, uvedeného v úvodu: Úhel a₃ opásání vyvažovači dutiny u tohoto provedení činí α₃ = π, dynamický součin gi dosahuje maxima, což vyžaduje maximální velikost vyvažovači dutiny:

gs, Max = go. k/(2k-l), to znamená pro délku 2wj šroubu 1, 2 rovnou čtyřnásobku stoupání 1 bude zde součin g5 = go · 4/7.

Pro provedení popsaného vynálezu se proto zvolí šrouby 1, 2 s úhlem 2a₂ opásání rovným 2α₂ = 5π, 7π, 9π ..., což odpovídá délkám 2w₂ šroubů 1,2 o velikosti 2w₂ = 5.1/2,7.1/2,9.1/2.

Úhly a₃ opásání vyvažovači dutiny 4 jsou potom rovněž α₃ = π, přičemž dynamický součin g₃však v tomto případě dosahuje minima, což znamená minimální vyvažovači dutinu 4: g₃, Min = go/2.

Zesilovací žebra na konci vyvažovačích dutin 4 vedou k asymetrickým poměrům, které se částečně vyrovnávají korekturou úhlů 2α₂, a₃ opásání.

Jako další opatření pro vyvážení se využívá změn pasivních vnějších částí obrysu na sací straně. Pasivní oblast 3, viz obr. 1, probíhá přitom u obou šroubů 1, 2 přes všechny části, které nejsou nutné ani pro vytvoření první pracovní komůrky na sací straně ani pro zachování stability. Toto vnější vyvážení se může použít alternativně nebo přídavně k nejméně jedné čelní vyvažovači dutině 4.

V další konstrukční variantě se pro vyvážení mohou použít vnější vyvažovači závaží 6, viz obr. 1, v oblasti řídicího pohonu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Souprava dvou šroubů pro šroubové čerpadlo, uspořádaných vzájemně rovnoběžně se vzájemným mimostředným záběrem a s úhlem opásání nejméně 720° v jednochodém provedení, opatřená popřípadě vyvažovacími dutinami na koncích šroubů, vyznačující se tím, že délky šroubů (1, 2) jsou odlišné od celočíselného násobku stoupání (1) jejich závitů a/nebo vnější obrysy šroubů (1,2) jsou ve střední vstupní oblasti změněny pro dosažení jejich vyvážení.
2. Souprava dvou šroubů podle nároku 1, vyznačující se tím, že délka šroubů (1, 2) je větší než jedenapůlnásobek stoupání (1) o celočíselný násobek stoupání (1) závitů šroubů (1,2).
3. Souprava dvou šroubů podle nároku 1, vyznačující se tím, že pouze jeden z konců šroubů (1,2) je opatřen vnitřní vyvažovači dutinou (4).
4. Souprava dvou šroubů podle nároku 1, vyznačující se tím, že šroub je vytvořen bez vnitřní vyvažovači dutiny (4).
5. Souprava dvou šroubů podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že oba konce šroubů (1,2) jsou opatřeny vyvažovači dutinou (4).
6. Souprava dvou šroubů podle nároku 3 nebo 5, vyznačující se tím, že úhel opásání vyvažovačích dutin (4) je proměnný pro optimální sladění.