PL11898B1 - Sprezarka o dwóch wirnikach. - Google Patents

Description

Wynalazek niniejszy dotyczy obrotowej sprezarki objetosciowej, skladajacej sie z dwu wirników mimosrodowych, stykaja¬ cych sie z odpowiednio uksztaltowanemi powierzchniami, w których sprezanie gazu otrzymuje sie dzieki przenikaniu grzbietów jednego wirnika w odpowiednie wyzlobie¬ nia drugiego naksztalt zazebienia we¬ wnetrznego.Przyklad wykonania wynalazku dotyczy sprezarki, w której oba wirniki posiadaja sprzezone przekróje osiowo-symetryczne rzedu n i n-\-l i stanowi mozliwosc zasto¬ sowania jej w oziebiarce do sprezania pa¬ ry wodnej przy niskiej preznosci.Zastosowanie pary wodnej, jako gazu chlodzacego tak korzystne z wielu wzgle¬ dów, spotykalo w praktyce rózne trudno¬ sci, które wyplywaja zasadniczo z wielkiej objetosci wlasciwej tej pary przy niskiej preznosci. Aczkolwiek zwykle sprezarki odsrodkowe zasadniczo nadaja sie bardzo dobrze do duzych wydajnosci objetoscio¬ wych, których wymaga stosowanie pary wodnej, to jednak przewaga sil lepkosci w gazach przy slabej preznosci nad wszel- kiemi innemi, które zaleza od cisnienia lub masy, jak bezwladnosci, uniemozliwia dzialanie sprezarki, albo wydajnosc ich jest nikla. Nalezy ¦wiec zwrócic isie do spre-Zarek objetosciowych, t. j. tlokowych lub obrotowych, w których sprezanie uskutecz¬ nia sie ppcez oddzielenie danej ilosci gazu w zamknietej przestrzeni o zmiennej obje¬ tosci.Wreszcie potrzeba zachowania odpo¬ wiednich wymiarów przy stosowaniu wiel¬ kich szybkosci usuwa wraz z maszynami tlokowemi wszelkie tak zwane sprezarki wirnikowe, które posiadaja lopatki o ruchu mniej lub wiecej zmiennym, co pozwala u- trzymac sie ostatecznie przy sprezarkach istotnie obrotowych, które skladaja sie z wirnikówpelnych, obracajacych sie kolo osi symetrji, a zatem zrównowazonych.Proponowano juz sprezarke ó dwu wir¬ nikach mimosrodowych, z których jeden posiadal wydrazenia, drugi zas odpowied¬ nie wypuklosci w ilosciach n oraz n + 1.Przekroje tych wirników sa sprzezone na podobienstwo zazebien tak, ze lin je ze¬ tkniecia ograniczaja szereg przestrzeni o zmieniajacej sie okresowo objetosci, jezeli wirniki obracaja sie jednoczesnie, kazdy kolo swej osi z szybkosciami w odpowied¬ nim stosunku do n oraz n + 1.W konstrukcjach juz znanych wymaga¬ na szczelnosc zapewniaja badz ruchome ze¬ spoly odcinków, osadzone na jednym z wirników i stykajace sie z obrysem drugie¬ go, badz tez dosc waskie zetkniecie sprze¬ zonych niezmiennych przekrojów obu wir¬ ników. Poza tern sprzezone przekroje nao- gól w kazdym wirniku sa mieszane, czyli skladaja sie z czesci nastepujacych po so¬ bie w ksztalcie odcinków epicykloidalnych i hipocykloidalnych, polaczonych w punk¬ tach przeciecia.W obu tych przypadkach nie mozna sto¬ sowac znacznych szybkosci, niezbednych ze w'z)gle)diu na nadmierne tarcia, jakie po¬ wstaja wskutek nieuniknionych odksztal¬ cen i rozszerzania.Istotne znamie wynalazku polega na tem, ze sama juz budowa zapewnia pewien luz miedzy obracajacemi sie wirnikami, jak w sprezarkach odsrodkowych, bez ujemne¬ go jednak wplywu na szczelnosc komór sa¬ siednich. Zapewnia ja sam sprezany osro¬ dek, bez stosowania jakichkolwiek odcin¬ ków, a przedewszystkiem wszelkich czesci metalowych lub innych, które, osadzone zwykle na jednym z wirników, obcieralyby sie o drugi. Wszelkie tarcia miedzy ja¬ kiemukolwiek czesciami wirników oraz mie¬ dzy twandepni czesciami, polaczonemi z jed¬ nym lub drugim z nich, sa w ten sposób zu¬ pelnie usuniete i na obwodzie tych wirni¬ ków powstaje tylko tarcie miedzy ich po¬ wierzchniami a sprezanym gazem. W ten sposób usuwa sie zupelnie posrednictwo smaru miedzy poruszaj acemi sie po¬ wierzchniami, a sam gaz spelnia role sma¬ ru.Doswiadczenie wykazuje, ze w tych wa¬ runkach, kiedy stosuje sie gaz o znacznej lepkosci, wzmiankowany wyzej luz nie po¬ ciaga za soba wiekszego odplywu gazu z komory sprezania do komór sasiednich, gdzie panuja mniejsze preznosci, byle luz nie przekraczal pewnych granic. Spozytko¬ wanie tego zjawiska w sprezarkach, acz-, kolwiek pozornie niezrozumiale, stanowi jedna z zasadniczych cech wynalazku.Zjawisko to mozna stwierdzic w spo¬ sób nastepujacy. Przeplyw lepkiego gazu w waskiej szczelinie zalezy nietylko od jej szerokosci, jak w labiryntach turbin, i ilo¬ sci kolejnych zwezen, jakie posiada labi¬ rynt, lecz równiez od ksztaltu i dlugosci szczeliny w kierunku przeplywu.Wyplyw z komory sprezajacej do sa¬ siedniej, w której panuje mniejsza prez¬ nosc, odbywa sie przez szczeline, wyko¬ nana dokladnie w okolicy stykania sie dwóch przekrojów (fig. 1); jezeli dwa prze¬ kroje przedstawiaja krzywa ciagla wpobli- zu punktu stycznosci, to szczeline h moz¬ na wyrazic w pierwszem przyblizeniu rów¬ naniem h = a + b . x2, gdzie a oznacza luz — 2 —lub szczeline najmniejsza miedzy dwoma wirnikami, x — luk przechodzacy przez odpowiedni punkt i b — staly wspólczyn¬ nik równy algebraicznej róznicy krzywizn obu przekrojów wpoblizu ich punktu stycz¬ nosci. W tych warunkach rachunek wskazu¬ je, ze bezwladnosc, która zalezy glównie od szybkosci osiagnietej w szczelinie labi¬ ryntów sprezarek odsrodkowych, w danym przypadku nalezy pominac wobec lepko¬ sci.Mozna dowiesc, ze przeplyw ogólny na jednostke dlugosci szczeliny wzdluz tworzacej zalezy nietylko od najmniejszej szczeliny a, lecz równiez i od krzywizny 6, znamionujacej wzajemne ksztalty wirni¬ ków wpoblizu ich punktu zetkniecia, a która jest tern mniejsza, im blizej tego miejsca stykaja sie ze soba odpowiednie przekroje.Szczelina a, przedstawiajaca najmniej¬ sza odleglosc wzajemna obu wirników w polozeniach, najbardziej zblizonych ku so¬ bie, ponizej* tej granicy zmniejszana byc nie moze ze wzgledu na bezpieczenstwo mechaniczne, gdyz szczelina musi byc w szczególnosci zawsze dosc szeroka, aby po¬ mimo rozszerzania cieplnego lub wydluzen mechanicznych, którym ulegaja czesci pod¬ czas obrotu, nie nastapilo zetkniecie. Prze¬ ciwnie, mozna przez odpowiedni dobór pfzekrofu zmniejszyc wyplyw, zmieniajac wspólczynnik b.Stad wynika, ze w sprezarce, sprzezo¬ ne prziekrtfjie wirników nie posiadaja zupel¬ nie punktu, w którym promien krzywizny równalby sie zeru. Przeciwnie, przekroje sa dobrane w ten sposób, ze promien krzy¬ wizny y jest wszedzie wiekszy od pewnego minimum, równajacego sie dwu- lub trzy¬ krotnej odleglosci miedzy osiami samych wirników, aby w ten sposób przeplyw przez szczeline utrzymac najmniejszy, niezalez¬ nie ód polozenia linji stycznosci na obwo¬ dzie przekrojów.Na fig. 2 przekrój wirnika wewnetrzne¬ go otoczony jest tylko czescia / przekroju wirnika zewnetrznego, stanowiacego luk kola cd o dosyc duzym promieniu. Gdy punkt stycznosci waha sie wzdluz tego lu¬ ku, kresli on ruchem ciaglym, stale w tym samym kierunku, przekrój sprzezony 2 wirnika wewnetrznego, a wykreslony cal¬ kowicie jednym ciagiem, jest dobrze okre¬ slony analitycznie i nie posiada zupelnie punktu osobliwego, jak profile, utworzone przez dostosowywanie epicykloid i hypo- cylkloid, czyli krzywych analitycznie róz¬ nych.Ta ciaglosc przekroju posiada przede- wszystkiem zalete latwiejszego ksztalto¬ wania i pewniejszego usuwania trudnosci, napotykanych przy dojtladnem dostosowy¬ waniu dwóch róznych krzywizn w punktach zalamania, a które musza byc ksztaltowa¬ ne kolejno. Z drugiej sitrony ta ciaglosc za¬ pewnia wieksza szczelnosc luzu przy wszelkich polozeniach kolejnych punktu stycznosci wzdluz przekrojów i stale za¬ pewnia mozliwie najmniejsza krzywizne, wzajemna dwóch przeciwnych przekrojów.Z powodu luzu, który musza zachowac wzgledem siebie wirniki 1 i 2, wzajemny naped zapomoca przekrojów sprzezonych nie moze byc pewny, lecz winien odbywac sie zapomoca zazebienia, którego kola ze¬ bate e i g (fig. 4) musea posiadac te same obwody podzialowe, co i przekroje.Oprócz szczelin powyzszych miedzy ko¬ mora sprezania i sasiedniemi wzdluz Knji zetkniecia przekrojów w sprezarce zacho¬ dza innie jeszcze straty. Istnieje mianowi¬ cie szczelina wzdluz scianek bocznych mie¬ dzy wirnikami, która laczy komory spre¬ zania miedzy soba lub ze strona ssawna, sprezarki. Inne znów szczeliny znajduja sie miedzy wirnikiem zewnetrznym i kadlu¬ bem otaczajacym czesci ruchome i lacza¬ cym bezposrednio sirope tloczna ze strona ssawna. — 3 —Ze wzgledu na dlugosc tych szczelin miedzy przestrzeniami sprezarki, w których panuja rózne cisnienia ich spadek jest bar¬ dzo maly i wywoluje naogól maly przeplyw ze strony tlocznej na strone ssawna. Szyb¬ kosc przeplywu gazu w tych miejscach za¬ lezy prawie wylacznie od ruchu wzgledne¬ go tworzacych szczeline scianek, do któ¬ rych gaz przylega doskonale z powodu swej lepkosci. Na skutek linjowego podzia¬ lu szybkosci stycznej, jaka otrzymuje gaz miedzy sciankami, objetosc przenoszona, wzgledem scianki stalej przez odpowiedni ruch scianki ruchomej, odpowiada szybko¬ sci sredniej, równej polowie szybkosci scianki.Na krótkim stosunkowo odcinku if ob¬ wodu sprezarki miedzy otworem tlocznym R a otworem ssawnym A ssanie gazu, od¬ bywajace sie w kierunku ruchu wirników, jak to wskazuje strzalka na fig. 2, jest szkodliwe, poniewaz wirnik tloczy w kie¬ runku przeciwnym ssaniu, wskutek czego powstaja straty. Wobec tego zaleca sie w tern miejscu zmniejszyc szczeline, o ile po^ zwalaja na to warunki bezpieczenstwa dzialania oraz dopuszczalne straty na tar¬ cie lub Iepkc^sc, tern wieksza im szczelina fest wezsza* Przeciwnie, na wiekszym odcinku ob¬ wodu KO, miedzy otworem ssawnym A a otworem tlocznym R, gaz w ten sposób przesuwany odplywa, wskutek ruchu wir¬ nika, w kierunku uzytecznym, aczkolwiek z wydajnoscia mniejsza, jak ma to miejsce w pompach (zwanych drobinowemi) Gaedego lub Holweck'a. W tym obszarze szczeline mozna, z powodzeniem, powiekszyc w dosc znacznym stopniu bez obawy szkodliwego powrotu gazut wskutek przeciwpreznosci.Wobec tego spostrzezenia sprezarka posiada na odcinkach // oraz ok szczeline niejednakowa, wykonana w postaci mimo- srodówego wyzlobienia na odcinku ko kadluba.Przy znacznych niemal szybkosciach utrzymanie takiej wielkosci szczeliny, ni¬ gdy nie równej zeru ani zbyt wielkiej, wy¬ maga by odksztalcenia wirników, powsta¬ jace pod wplywem sily odsrodkowej^ byly mozliwie male.W tym celu wirniki sprezarki sa wy¬ drazone, a pozostala ich masa rozlozona jest tak, ze wielobok sil odsrodkowych przechodzi wszedzie njozliwie blisko osi o- bojetnej, stosunkowo cienkich scianek wir¬ ników, w celu calkowitego usuniecia mo¬ mentów gna^cych i sprowadzenia do od¬ ksztalcen najmniejszych, t. j. do odksztal¬ cen, powstajacych jedynie z rozciagania wlókna obojetnego.Fig. 3 np. przedstawia zastosowanie tej zasady od wirnika wewnetrznego. Odcinek wypukly BCD, znajdujacy sie miedzy punktami przegiecia B i D, posiada ksztalt podobny do linki (skakamfci) o masie zmien¬ nej na jednostke dlugosci i dokladnie roz¬ lozonej w ten sposób, ze ksztalt równowa¬ gi tej linki pod wplywem sily odsrodkowej, przy zalozeniu, ze jest ona nierozciagliwa lecz doskonale gietka, odpowiada wlasnie ksztaltowi wymaganego obrysia zewnetrz¬ nego.Poczawszy od punktów przegiecia B i D czesci wypuklej, stanowiacej rodzaj nasa¬ dy, przenoszenie naprezen na piaste wyma¬ ga dodania przegródek zewnetrznych BF, FD, FO, których ksztalt zupelnie usuwa moment gnacy.Zastosowanie tej samej zasady do wir¬ nika zewnetrznego (fig. 2) sprowadza sie do warunku, by rozklad sily odsrodkowej wzdluz obwodu byl prawie jednostajny i aby obrecze f, zapewniajace wytrzymalosc kadluba wirnika, nie byly narazone na zad¬ ne giecie, które usilowaloby znieksztalcic okragla ich postac.Warunek ten wymaga, celem zachowa¬ nia równowagi, dodania mas dodatkowych m np. olowiu w czesciach sciesnionych. — 4 — PL

Claims (1)

Zastrzezenia patentowe. 1. Sprezarka o dwóch wirnikach do rozrzedzonego gazu oziebiarki, z wirnika¬ mi mimosrodowemi o przekrojach sprzezo¬ nych, w której sprzezanie odbywa sie dzie¬ ki przenikaniu grzbietów jednego z wirni¬ ków w odpowiednie wkleslosci drugiego naksztalt zazebiania wewnetrznego, zna¬ mienna tern, ze w kazdem polozeniu obu wirników (1—2) miedzy niemi oraz po¬ wierzchnia zewnetrzna wirnika zewnetrz¬ nego i powierzchnia wewnetrzna kadluba, jak równiez ich scianek bocznych i kadluba, a wogóle imiedzy czesciami, posiadajacemi ruch wzgledny, istnieje luz, który niezalez¬ nie od wielkosci rozszerzen cieplnych lub wydluzen, którym te czesci podlegaja, za¬ pobiega zawsze ich stykaniu sie, przyczem luz pozostaje stale w granicach, w których lepkosc gazu zmniejsza jego przeplyw do wartosci nieznacznej. 2. Sprezarka wedlug zastrz. 1, zna¬ mienna tem, ze wirniki posiadaja przekro¬ je, których krzywizny w punktach naj¬ wiekszego zblizenia nigdy nie sa równe ze¬ ru (to znaczy, iz przekroje nie posiadaja punktów zwrotnych) i zawisze sa wieksze od najmniejszej wartosci równej dwu- lub trzykrotnej odleglosci miedzy osiami wir¬ ników, przyczem przeplyw gazu miedzy wirnikami, pomimo istnienia luzu, pozosta¬ je mozliwie maly. 3. Sprezarka wedlug zastrz. 1 i 2, zna¬ mienna tem, ze jeden ze sprzezonych prze¬ krojów utworzony jest calkowicie przez o- bejmujaca czesc przekroju drugiego ob¬ wodu. 4. Sprezarka wedlug zastrz. 1 do 3, znamienna tem, ze czesc obejmujaca prze¬ kroju jednego z wirników sklada sie z lu¬ ków kola o znacznym promieniu, przyczem przekrój sprzezony drugiego wirnika sta¬ nowi obejmujaca. 5. Sprezarka wedlug zastrz. 1 do 4, znamienna tem, ze szczelina obwodowa miedzy wirnikiem zewnetrznym i kadlubem nie jest jednakowa, lecz wieksza lub mniej¬ sza w róznych obszarach obwodu, wskutek czego wywolany przeplyw odpowiednio szkodzi lub pomaga wydajnosci objetoscio¬ wej. 6. Sprezarka wedlug zastrz. 1 do 5, znamienna tem, ze wewnetrzna masa wir¬ ników przez odpowiednie wydrazenie roz¬ lozona jest tak, iz wielobok przylozonych sil odsrodkowych prawie wszedzie prze¬ chodzi mozliwie najblizej osi obojetnej sto¬ sunkowo cienkich scianek, z których skla¬ daja sie wirniki, przyczem moment lgnacy jest calkowicie usuniety, a odksztalcenia sprowadzaja sie do wartosci bardzo nie¬ znacznych, które pochodza jedynie z roz¬ ciagania wlókna obojetnego. 7. Sprezarka wedlug zastrz. 1—6, znamienna tem, ze oba wirniki posiadaja przekroje sprzezone symetryczne wzgle¬ dem osi odpowiednio do rzedu n oraz n +

1. Societc Anonyme pour l'Exp loit a tion des Procedes Maurice Leblanc-Vickers. Zastepca: M. Skrzypkowski, rzecznik patentowy.P* O f S ; ¥ ca PL