PL112637B1 - Pair of rotors for screw rotor machines - Google Patents

Description

Opis patentowy opublikowano: 15.05.1982 112637 Int. Cl.2 F04C 17/12 CZY »£Lr4lA Twórca wynalazku: Dieter Mosemann Uprawniony z patentu: VEB Kuhlautomat, Berlin (Niemiecka Republika Demokratyczna) Para wirnikowa do maszyn z wirnikami srubowymi Wynalazek dotyczy pary wirnikowej maszyny, z wirnikami srubowymi, sluzacej do sprezania lub rozprezania scisliwego czynnika roboczego.

Maszyna z wirnikami srubowymi ma zazwy¬ czaj obudowe z przestrzenia robocza z otworami wysokiego i niskiego cisnienia, do których przy¬ lega przestrzen "wysokiego cisnienia i przestrzen niskiego cisnienia.

Przestrzen irobocza jest utworzona przez co najmniej dwa przecinajace sie wzajemnie otwo¬ ry o równoleglych osiach. W otworach tych osa¬ dzone sa wspólpracujace ze soba' wirniki glówne i pomocnicze, które maja biegnace wzdluz linii srubowej zazebiajace sie ze soba grzebienie i zlobki. W przypadku wirnika glównego przy¬ najmniej glówne czesci grzebieni i zlobków sa umieszczone na zewnajtrz kola podcalkowego i maja w zaisadizie ksztalt wypukly, natomiast w wirniku pomocniczym przynajmniej glówne cze¬ sci grzebieni i zlobków znajduja sie wewnatrz kola podzialowego i maja w zasadzie ksztalt wklesly.

Zazejbiajace sie ze soba luzy zebów, utworzone przez czesci zebów i scianke obwodowa prze¬ strzeni roboczej, tworza komory robocze w kszjtal- aie litery V, które sa ograniczane przy koncu podstawy' przez stacjonarna plaszczyzne normal¬ na do wirników, przy czym komory robocze, la¬ czace sie z przestrzenia zasysania i znajdujace 10 15 20 25 30 2 sie przed zazebieniem, powiekszaja sie przy ru¬ chu obrotowym wirników dokola ich osi, na¬ tomiast komory robocze, znajdujace sie za za¬ zebieniem, zmniejszaja sie. Kazda z tych ko¬ mór roboczych w ksztalcie litery V obejmuje czesc zlobka wirnika glównego oraz czesc zlobka wirnika pomocniczego.

Kazda czesc zlobka wirnika pomocniczego, któ¬ ra tworzy kazdorazowo jedno ramie komory ro¬ boczej w ksztalcie litery V, ma tylny pierwszy bok, który jest zwrócony ku sciance czolowej o- budowy od strony wysokiego cisnienia, oraz przed¬ ni drugi bok, który" jest zwrócony ku sciance czolowej obudowy od strony niskiego cisnienia.

Znane sa rózne rodzaje profili boków. Kiszitalt profilu boku ma wplyw na charakterystyke ro¬ bocza maszyny z wirnikami srubowymi.

Znane sa symetryczne profilowane kontury bo¬ ków zebów oraz kontury boków zebów, w któ¬ rych w plaszczyznie normalnej do osi obrotu wirników, zwanej przekrojem czolowym, stosu¬ je sie dla pierwszego i drugiego boku zeba róz¬ ne ksztalty profili tak, iz powstaja profile nie¬ symetryczne.

Jako kontury stosuje sie odcinki krzywych cy- kloidowyph, w najszerszym znaczeniu, luki okre¬ gu i elipsy.

Ksztalt profilu wirnika glównego, wspólpracu¬ jacego z wirnikiem pomocniczym, jest tak dobra- 112 637112 637 3 4 ny, ze boki wirnika glównego i pomocniczego wspóldzialaja uszczelniajace. Jako znane profile symetryczne nalezy wymienic: profiil w ksztalcie luiku okregu, profil cyMo'idowy, profil wyitwarza- ny przez poruszajacy sie punkt oraz profil elip¬ tyczny.

Profil w ksztalcie luku okregu wykazuje na¬ stepujace wady: — brak calkowitego uszczelnlienia osiowego po- imliedzy komorami robozymli w ksztalcie lite¬ ry V ¦wskutek wystepowania .szczeliny dmu- chowej, — w przypadku profilu w ksztalcie luku okre¬ gu bez czesci glowy zejba na zewnatrz kola podzialowego wirnika pomoicnicizego brak mo¬ mentu obrotowego na wlirniku pomocniczym, wskutek tego mozliwe sa drgania skretne wir- niiikai pomoiariiczego, — .stosunkowo mala teoretyczna ilosc przenoszo¬ na, — uderzeniowe opróznianie komór robczych w ksztalcie litery V przy zastosowaniu profilu na sprezarkach srubowych, — wrazliwosc na ulslzkodizenia boków wlirnika po¬ mocniczego na kole podzialowym, poniewaz prowadzi to do pogoirszenia uszczelnienia po- x miedzy strona wysokocisnieniowa i niskocis- nieniowa w strefie czesci dennej zlobka wir¬ nika glównego, — mala wytrzymalosc stopy zejba wirnika pomoc- mficizego.

W przypadku pretflilu cylkloidowego nalezy wy- miiendc nastepujace wady: — dluga linia styku pomiedzy wirnikiem glów¬ nym a pomocniczym w zazebieniu proifMi bo¬ ków zebów, w zwiazku z tym duze przecieki pomiedzy czescia wysokocisnieniowa i nlisko- ciisnienliowa maszyny z wirnikami srubowymi, — wrazliwosc na uszkodzenia boków w punk¬ tach tworzacych profili, poniewaz wylstejpuje wówczas trwaly przeciek pomiejdzy sltrona wy¬ sokocisnieniowa i nislkocisriienliowa sprezarki i pogarsza sie stopien wykorzystania pojem¬ nosci, —- podatnosc na odchylenia od równoleglosci osi wirników wskutek, duzego osiowego pokrywa¬ nia sie linii styku pomiejdlzy wirniilkami, — najwyzsze wymagania technologiczne, stawia¬ ne dokladnosci konturu boków zebów, w celu zapewnienia duzego wspólczynnika wykorzy¬ stania pojemnosci, — punkty profilu dochodza przy duzej predkosci wzglednej do wzajemnego zblizenia uszczel¬ niajacego, dlatego wyistepuje stalle przy zetk¬ nieciu boków niebezjpieezenisltwo zacierania sie, — zle lub w ogóle nie oprózniajaca sie zacis- niefa pojemnosc wskutek osiowego zachodzenia na .siebie linii styku #wirników, — mala wytrzymalosc stopy zeba boków zejbów wirnika ipoimocniczego, — ujemny moment obrotowy na wirniku pomoc¬ niczym, — duze róznice krzywizn wspólpracujacych ze soba boków zebów wtoika glównego i po¬ mocniczego, w zwiazku z czym niekorzystne warunki wspólpracy w maszynach z wirni¬ kami . srubowymi lulb iw przekladniach syn¬ chronizujacych.

Profil symetryczny, wytwarzany przez porusza¬ jacy sie punkt, ma jako wade duza szczeline dmmchowa oraz mala teoretyczna pojemnosc prze¬ noszona.

Jako niesymetryczne ksztalty profili boków z$- bów wirników srubowych znane byly dotychczas kombinacje profilu w ksztalcie luku okregu i profilu cykloidowego, profilu wytwarzanego przez poruszajacy sie punkt, którego czesc konturu znajduje sie w zasadzie na zewnatrz promie¬ nia profilu w ksztalcie luku okregu, i cykloidy lub inne kontury, które znajduja sie w zasadzie wewnatrz promienia profilu w ksztalcie luku o- kregu.

Wymienione kazdorazowo na pierwszym miej¬ scu czesci " profilu, jak np. cyikloida, sa uksztal¬ towane jako pierwszy bok zeba.

Do wad znanych profili niesymetrycznych na- lezy mala wytrzymalosc stopy zeba oraz podat¬ nosc profilu cykloidpwego na uszkodzenia. Po¬ nadto 'znane profile niesymetryczne maja; dlugie linie styku pomiedzy wirnikami, które pogarsza¬ ja sprawnosc wolumetryczna. Z jednej strony przy pierwszym boku zeba czesci profilu o du¬ zej, predkosci wzglednej dochodza do niekorzy¬ stnego wzajemnego zblizenia uszczelniajacego, z drugiej zas strony te wspólpracujace ze soba czesci boków wirnika glównego i pomocniczego maja niekorzystny ksztalt z punktu widzenia te¬ chniki smarowania tak, iz ulega usztywnieniu warstewka smaru na bokach zebów zwlaszcza w sprezarkach srubowych z napedem wirnJika pomoicniczego, w którym pierwszy bok zebów jest wykorzystywany do przenoszenia m'omentu obrotowego.

Celem wynalazku jest stworzenie profilu dla wirników srubowych, który eliminuje te wa¬ dy.

W mysl wynalazku czesc boku zeba wirnika glównego, wspólpracujacego z pierwszym bokiem zeba wirnika pomocniczego, jest zaopatrzona, po¬ czynajac ód najdalszego promieniowo punktu wir¬ nika glównego, w odcinek krzywej eliptycznej, do której przylega odcinek krzywej, wytworzo¬ ny przez punkt przeciecia pierwszego boku ze¬ ba wirnika pomocniczego z kolem podzialowym wirnika pomocniczego. Pierwszy bok zeba wir¬ niika pomocniczego jest obwiednia, nalezaca do profilu eliptycznego, znajdujacego sie na boku zeba wirnika glównego.

Znaczny odcinek drugiego boku zeba wirnika pomocniazego jest uksztaltowany, poczynajac od promieniowo najbardziej wewnetrznego punktu liuzu miiedzyzebnego wirnika pomocniczego, jako odcinek krzywej hiperbolicznej i stanowi obwied¬ nie znacznej czesci boku zeba wirnika glówne¬ go, wspólpracujacego z drugim bokiem wirnika pomocniczego.

Krzywe tworzace w plaszczyznie normalnej do osi obrotu wirników sa okreslone dla kom/turu 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60112 637 6 eliptycznego na zebie wirnika glównego i dla odpowiedniej obwiedni na zebie wiirniika pomoc¬ niczego za pomoca nastepujacych równan: Dla ksztaltu profilu na wirniku glównymi 5 Xi = d + a.cosy> Yi = bjsin^ Dla ksztaltu profilu na winnliku pomocniczym X2 = —A.coisi(i2i.y) + d.cois(ik.y) + a.cos^jcos(k.y) — bjsiny>.i9iln{k.y), 10 Y2 = —Ajsiini(i2i>') + d.sin(k.y) + a.cos.v>. sin{k.y) + bjsdin^.coisCk.y). . . ¦ ' Katy y) i y podlegaja niezbednej zaleznosci (warunek dla obwiedni).

Równanie, wiazace katy %p i y brlzmi: . 15 ••ri.bjsinyjcos^ + (a2 •• b2),sint/>.coisy ,+ a.d.siin^ ••ri.a.cOiS}\.siny> = 0 Krzywa tworzaca hiperboli na 'drugim boku zeba wirnika poimoicniiczego jest okreslona w pla¬ szczyznie normalnej do osi obrotu wiirnik&w rów- 2o naniami: x2 = ••ai(iCost^i) y2 = biAang^i.

Kontur boiku wirnika glównego, wspólpracujacy z czescia hiperboli, jest okreslony równaniami: 25 Xi = A.cosy — (ai.co)S k.y + bi.sin^i.sin ky) (cOis^i) Yi = Ajsiny — (ai.sin k.y + bi.sinyji.cos k.y) (cosyi) Jedynie y lub \p\ mozna dowolnie wybrac. 90 Pomiedzy obydwoma parametrami istnieje zalez¬ nosc: A.ai.siin^i.cos i2i.y + A.bi.sin i2i.y — k.tamgy;. .(a2 + b*) = 0.

W przytoczonych równaniach symbole ozna- 35 czaja: Xi, Yi — iiilklad wspólrzednych wirnika glównego z poczatkiem ufkladiu w punikcie obrotu wirnika glównego. Os odcietych wska¬ zuje ku wirnikowi pomoczniczemu, 40 x2, Y2 — uklad wspólrzednych wicrnlika pomoc¬ niczego z poczatkiem ukladu w punk¬ cie obrotu wirnika pomocniczego. Os odcietych ma takii sam kierunek, jak Xi, a = kljr b = k2.r d = t± + r — a ki, k2 — wspólczynniki (>0), ri — polowa srednicy kola podzialowego wirnika glównego, x — idealny promien profilu, A = ri + r2 ¦— odstep pomiedzy osiami wir¬ ników, *2 — polowa srednicy kola podzialowego w*,rnika pomocniczego, *5 Vi, y) — katy profilu, y — kat obrotu wirnika glównego, i2i = ri/r2 — przelózanie wirnlilków, r2 — polowa srednicy kola podzialowego wirnika ipomocniczego, €0 k = 1 + i2 ai = r2 — r bi = r.

Do zalet profilu wedlug wynalazku nalezy zwie¬ kszenie wytrzymalosci stopy zeba wirnika porno- 65 45 50 cniczego oraz skrócenie linii styku pomiedzy wir- mikiem glównym i pomocniczym, wskutek czego ulega poprawie -uszczelnienie poprzeczne pomie¬ dzy czescia wysokocisnieniowa i niskocisnieniowa sprezarki. / Dalszymi zaletami sa: — daleko idace uszczelnienie osiowe profilu po¬ miedzy komorami roboczymi w ksztalcie li¬ tery V, — dodatni moment obrotowy na wirniku pomoc¬ niczym, — wiejksza teoretyczna pojemnosc przenoszona, — stopniowe opróznianie komór roboczych w ksztalcie litery V pod koniec operacji wytla¬ czania przy uzyciu miaszytny z Wirnikami sru¬ bowymi jako sprezarki, — w przypadku uszkodzen na bokach zebów pow¬ staja najczesciej jedynie punktowe otworki tak, iz zapewnione jeist uszczelnienie poprze¬ czne przy uszkodzeniach boków, — wspólpracujace czesci boków pierwszego i dru¬ giego boku zeba wyfkazuja w jak najwiek¬ szym stopniu czesci konturu o malych róz¬ nicach krzywizn tak, iz na profilu powstaja korzystne warunki sciskania, a tym samym korzystne waruniki przenoszenia sily, oraz po¬ zostaje w* stanie nienaruszonym warstewka smaru.

Istota wynalazku jest blizej wyjasniona na podstawie przykladu wykonania, przedistawionego na rysunku, który uwidacznia przekrój profilu wirnika srubowego wedlug wynalazku, prostopa¬ dly do osi obrotu wirników 1 i 2.

Wirnik glówny 1 posiada pierwtezy bok 3 zeba, który wspólpracuje z pierwszym bokiem 4 zeba wirnika pomocniczego 2, oraz drugi bok 5 zeba, który wspólpracuje z drugim bokiem 6 zeba wirnika pornioicmliczego. Tylny pierwszy bok 4 zlob¬ ka 7 wirnika pomocniczego 2 jest zwrócony ku sciance czolowej po stronie wysokiego cisnienia.

Przedni 'drugi bok 6 zlobka 7 wirnika pomoc¬ niczego 2 jest zwrócony ku sciance czolowej po stronie nisfkiego cisnienia.

(Profil boku 9 zeba wirnika glównego 1, wspól¬ pracujacego z pierwszym bokiem 4 Wirnika po- moicniczego 2, jest zaopatrzony, poczynajac od promieniowo najdalszego punktu 10 zeba 11 wir¬ nika glównego, w odcinek krzywej eliptycznej, do której przylega odcinek 14 krzyweij, wyltwc- rzony przez punkt przeciecia 12 pierwszego bo¬ ku 4 zeba Wirnika pomocniczego 2 z kolem po¬ dzialowym 13 wirnika pomocniczego 2. Pierwszy bok 4 zeba wirnika ponioicniiiczego 2 jest obwied¬ nia, nalezaca do profilu eliptycznego, znajduja¬ cego sie na boku 9 zeba wiirmika glównegoi IZnaczny odcinek drugiego boku 6 zeba wirni¬ ka pomocniczego 2 jest Uksztaltowany, poczyna¬ jac od promieniowo najbardziej wewnetrznego punktu 8 luzu miedzyizebnego wirniiJka pomocni¬ czego, jako odcinelk krzywej hipeirboilicznej oraz jest obwiednia znacznej czesci boku 15 zeba wir¬ nika glównego, wspólpracujacego z drugim bo¬ kiem 6 zeba wirnika pomlociniiczego.7 m 637 8- Zastr-zezenie patentowe Para wirnikowa maszyny z wirnikami srubo¬ wymi do sprezania lufo rozprezania scisliwego czynnika roboczego, z wirnikiem glównym, któ¬ rego* grzebienie i zlobki znajduja sie w zasadzie na zewnatrz kola podzialowego i grzebienie ma¬ ja w zasadzie ksztalt wypukly, oraz z wirnikiem pomocniczym, którego grzebienie i zlobki znaj¬ duja sie w zasadzie wewnatrz kola podzialowe¬ go i maja najbardziej wklesly ksztalt, przy czym zazebiajace sie ze soba czesci zebów wirników tworza wraz z luzami miedzyzebnymi komory robocze w ksztalcie litery V, i kazda ozesc zlob¬ ka wirnika pomocniczego, która tworzy kazdo¬ razowo jedno ramie komory roboczej w ksztal¬ cie litery V, posiada pierwszy tylny bok zeba, który jest zwrócony ku sciance czolowej obudo¬ wy po stronie wysokiego cisnienia, oraz posiada przedni drugi bok zeba, który jest zwrócony ku 10 15 20 sciance czolowej obudowy po stronie niskiego cisnienia, znamienna tym, ze czesc boku zeba wirnika glównego, wspólpracujacego z pierwszym bokiem zeba wirnika pomocniczego, jest zaopa¬ trzona, poczynajac od promieniowo najdalszego punktu wirnika glównego, w odcinek krzywej eliptycznej, do której przylega odcinek krzywej, wytworzony przez punkt przeciecia pierwszego boku zeba wirnika pomocniczego z kolem podzia¬ lowym wirnika pomocniczego oraz, ze pierwszy bok zeba wirnika pomocniczego jest obwiednia, nalezaca do profil/u eliptycznego, znajdujacego sie na .boku zeba wirnika glównego, a znaczny od¬ cinek drugiego boku zeba wirnika pomocniczego jest uksztaltowany, poczynajac od promieniowo najbardziej wewnetrznego punktu luzu miedzy- zebnego wirnika pomocniczego, jako odcinek krzy¬ wej hiperbolioznej i stanowi obwiednie znacznej czesci boku zeba wirnika glównego, wspólpra¬ cujacego z drugim bokiem zeba wirnika pomoc¬ niczego. 1 5 11 2 DN-3, zam. 780/81 < ¦ % Cena 45 zl