Pierwszenstwo: Opublikowano: 27.VI.1967 (P 121 364) 20.111.1970 59146 KI. 27 c, 2.MKP F 04 c tfl'0 IC2YTELMU 1 UHDrzedu Patentoweg Twórca wynalazku: mgr inz. Cezary Bochenski Wlasciciel patentu: Politechnika Warszawska, Warszawa (Polska) Sprezarka obrotowa Przedmiotem wynalazku jest sprezarka obrotowa z wirnikami obtaczajacymi sie wewnatrz cylin¬ drycznej obudowy.Znane dotychczas sprezarki obrotowe mozna po¬ dzielic ze wzgledu na ich zasade dzialania na obje¬ tosciowe i dynamiczne. Do grupy pierwszej, naj¬ czesciej spotykanych, naleza sprezarki lopatkowe, wirnikowe systemu Roots'a, wirnikowe srubowe systemu Lysholm oraz mniej znane typu Wade, Bicera, Ricardo i inne.Najprostsza stosunkowo konstrukcja jest spre¬ zarka lopatkowa, ale podstawowa jej wada jest duze tarcie lopatek dociskanych do budowy sila odsrodkowa, co powduje oczywiscie zmniejszenie trwalosci maszyny. Wade te wyeliminowano w sprezarce systemu Zoller, zwiekszajac jednak i tak juz istniejace niewyrównowazenie wirników.Sprezarki systemu Roots, jedyne z najbardziej rozpowszechnionych, skladaja sie z dwóch wirni¬ ków sprzezonych za pomoca przekladni zebatej, co zapewnia zachowanie miedzy nimi stalego luzu, miedzyzebnego. Wada tego typu sprezarek sa trud¬ nosci wykonawcze wirników o zlozonym zarysie zebów oraz ich duza halasliwosc wynikajaca z pul¬ sacyjnego charakteru pracy.Sprezarka systemu Lysholm jest konstrukcji po¬ dobnej do poprzedniej z tym, ze posiada dodatkowo srubowe skrecone zarysy wirników, co zapewnia bardziej równomierna i cicha jej prace. Do innych jej zalet nalezy mozliwosc uzyskania w jednym 20 25 30 stopniu stosunkowo wysokiego sprezu (do 5) oraz mozliwosc pracy przy duzych jej predkosciach obrotowych. Glówna wada tych sprezarek sa trud¬ nosci wykonania skreconych wirników oraz wiek¬ sze ich geometryczne wymiary od sprezarki Roots'a o podobnej wydajnosci.Pozostale sprezarki tej grupy mniej rozpowszech¬ nione, jak na przyklad typu Wade czy Bicera, obok róznych zalet, cechuje skomplikowany zarys wir¬ ników.Do drugiej grupy sprezarek dynamicznych zali¬ cza sie sprezarki promieniowe i osiowe o róznym kierunku przeplywu czynnika. Sprezarki te sa jed¬ nak bardzo halasliwe a wykonanie ulopatkowa- nych wirników o zlozonej postaci utrudnia ich" pro¬ dukcje. Znana jest równiez koncepcja konstrukcyj¬ na sprezarki wedlug patentu niemieckiego, oparta na zasadzie obtaczania sie dwóch wirników, o ksztalcie wydrazonych walców kolowych, po we¬ wnetrznej kolowej scianie obudowy, o srednicy dwukrotnie wiekszej od srednicy wirników, przy jednoczesnym przesuwaniu sie podluznych krawedzi wycietych plaszczy tych wirników po bocznych po¬ wierzchniach prostolinijnych zebów, które wystaja z wewnetrznej kolowej sciany obudowy, wzdluz ca¬ lej jej wysokosci i sa symetrycznie naprzeciw sie¬ bie ustawione i zaopatrzone w szczeliny, ssaca na jednej bocznej scianie, a tloczaca na drugiej scianie, ponadto wewnetrzne powierzchnie plaszczy wirnika 5914659146 3 przesuwaja sie po wierzcholkach tych prostolinij¬ nych zebów.Uklad taki. pozwala na wykorzystanie do pracy zarówno wewnetrznych przestrzeni wirników, jak tez przestrzeni zewnetrznych, utworzonych przez wewnetrzna powierzchnie obudowy, nieruchome zeby •.sprezarki i zewnetrzne powierzchnie plaszczy wirników. W rozwiazaniu tym, przy pewnych polo¬ zeniach wirnika,..chcac zapewnic dzialanie sprezar¬ ki, nalezaloby zmienic ksztalt wierzcholka zeba, co z kolei nie zapewni szczelnosci pomiedzy we¬ wnetrzna powierzchnia plaszcza wirnika a wierz¬ cholkiem zeba i w rezultacie prowadzi do polacze¬ nia przestrzeni ssacej i tloczacej, a wiec nie zapewnia funkcjonowania sprezarki.Poza tym w wyzej opisanym rozwiazaniu przy wytlaczaniu czynnika zarówno z przestrzeni we¬ wnetrznej wirnika, jak i z przestrzeni pracy ze¬ wnetrznej, dla pewnych polozen obrzezy wirników powstaja zamkniete objetosci czynnika, których nie mozna wytloczyc. Wymienione podstawowe wady i wynikajace z nich ujemne skutki w opisanym ukladzie, nie pozwalaja na praktyczne jego wyko¬ rzystanie.W rozwiazaniu, wytyczonego zadania wedlug wy¬ nalazku zostaly zastosowane odpowiednio niskie zeby, pomiedzy którymi przesuwa sie na stale po¬ laczona z tarczami obrotowymi wkladka uszczel¬ niajaca, która zapewnia szczelnosc przestrzeni pra¬ cy w momencie przejscia obrzeza wirnika z jedne¬ go zeba na drugi oraz wprowadzono samoczynne zawory tloczne umieszczone przy wspólnej krawe¬ dzi obudowy i zebów po stronie tlocznej, dla umozliwienia calkowitego wytloczenia sprezonego czannika. Do pracy sprezarki uzywane sa tylko przestrzenie utworzone przez wewnetrzna po¬ wierzchnie obudowy, boczne powierzchnie zebów i zewnetrzne powierzchnie wirników.W powyzej przedstawionym rozwiazaniu wedlug wynalazku uzyskano prawidlowa prace sprezarki, co pozwala na praktyczne jej wykorzystanie.W znanych dotychczas wszystkich prawie typach sprezarek obrotowych wystepuje skomplikowana budowa glównych elementów, wykonanie których wymaga opracowania specjalnej technologii i za¬ stosowania odpowiednich maszyn.Zasade, na której oparto budowe sprezarki, be¬ daca przedmiotem wynalazku przedstawia schema¬ tycznie fig. 1 i fig. 2 na rysunku. W sprezarce tej wykorzystano znana zasade, ze przy wewnetrznym obtaczaniu w obudowie o srednicy D, wirników o srednicy polowe mniejszej, wszystkie punkty obwodu wirników, na przyklad punkty A i B, wy¬ konuja ruch wzdluz srednicy A — A i B — B sprezarki, przy swoich chwilowych polozeniach Al i A2, BI i B2, jak przedstawia fig. 1.Wirniki zamocowane sa obrotowo w dwóch tar¬ czach, a ich obtaczanie wywolane jest przez prze¬ kladnie zebata, nadajaca wlasciwy ruch obtacza- jacy.Zarysy prostolinijne A — O — B na fig. 1 uwa¬ za sie jako nieruchome zarysy zebów sprezarki, po których przesuwaja sie brzegi wyciecia wirników.Dla uzyskania prawidlowej pracy sprezarki, jej czesc srodkowa pozostaje wolna, co uzyskuje sie przez odpowiedni dobór wysokosci zeba. Przy prze¬ chodzeniu jednak brzegu wyciecia wirnika z jedne¬ go zeba na drugi powstalaby szczelina oznaczona na fig. 2 litera „S" czyniac przestrzenie ; robocze otwarte, przed czym zabezpieczaja umieszczone 5 w tarczach do mocowania wirników, dwie wkladki uszczelniajace 4.Przedstawiony na fig. 2 uklad z dwoma obtacza- jacyimi sie wirnikami jest najkorzystniejszym roz¬ wiazaniem konstrukcyjnym, poniewaz zapewnia 10 równomiernosc pracy oraz wyrównowazenie ukla¬ du. Przykladowe konstrukcyjne rozwiazanie spre¬ zarki obrotowej wedlug wynalazku pokazano na rysunku, na którym fig. 3 i fig. 4 przedstawia spre¬ zarke w przekroju poprzecznym i podluznym na 15 fig. 7 i fig. 8 wirnik, na fig. 5 i fig. 6 tarcze wir¬ ników, na fig. 9 i fig. 10 odmiane sprezarki w prze¬ kroju poprzecznym i podluznym. Wirnik sprezarki przedstawiony na fig. 7 i fig. 8 zbudowany jest w ksztalcie wydrazonego walca o okreslonej grubosci 20 plaszcza, zamknietego z obu stron denkami, na któ¬ rych znajduja sie czopy lozysk wirników. W plasz¬ czu wirnika znajduje sie wyciecie o szerokosci zeba w miejscu, gdzie os wyciecia obtaczajacego sie wirnika pokrywa sie z osia symetrii zeba.Obrzeza wyciecia wirników narazone na scieranie, zaprojektowane zostaly w postaci wymiennych listew 7.Tarcza wirników przedstawiona na fig. 5 i fig. 6 wykonana jest jako jednolity element z wytocze- 30 niami 9 na glebokosc równa grubosci denka 8 wir¬ nika. Wirniki przymocowane obrotowo do tarcz sta¬ nowia element laczacy i usztywniajacy zespól obrotowy.W przedstawionym powyzej ukladzie obrót wir- 35 ników, odwzorowujacy ich obtaczanie, jest sterowa¬ ny znanymi sposobami, na przyklad przez prze¬ kladnie zebata 5. Wprowadzajac do tego ukladu przesuniete w stosunku do istniejacych o 90° dwa dodatkowe zeby 3 oraz wykonujac w kazdym wir- 40 niku 2 dwa wyciecia po przeciwnych jego stronach mozna uzyskac uklad samosterowny, jak to jest uwidocznione na fig. 9 i fig. 10. W takim ukladzie znajduje sie osiem jednoczesnie pracujacych obje¬ tosci, co wplywa dodatnio na równomierna i cicha 45 prace sprezarki obrotowej.Na figurze 4, w przekroju podluznym sprezarki, uwidocznione sa dwie przeciwlegle tarcze 6, ulo- zysikowane w obudowie 1. Do tarcz 6 przymocowa¬ ne sa obustronnie obrotowo dwa wirniki 2, uzysku- 50 jace ruch obtaczajacy za posrednictwem przekladni zebatej 5. W czasie tego ruchu obrzeza wyciec w wirnikach 2 przesuwaja sie po prostolinijnych za¬ rysach zebów 3 sprezarki, o kacie rozwarcia zeba najkorzystniej 20° i wysokosci zeba najkorzystniej 55 E- , na stale zamocowanych w obudowie sprezarki w takiej pozycji, ze ich powierzchnie boczne wy¬ znaczaja plaszczyzny przecinajace sie wzdluz linii prostej lezacej w osi obudowy 1. Do tarcz 6 przy¬ mocowane sa równiez, na stale, konce wkladek 60 uszczelniajacych 4, których dlugosc odpowiada odleglosci miedzy tarczami 6. Naped sprezarki przejmowany jest przez tarcze 6. Obroty Wirników 2 sa dwukrotnie wieksze od obrotów napedzajacych tarcz 6. W czasie obtaczania wirników 2 pomiedzy €5 nimi a obudowa 1 i zebami 3 powstaja cztery zam-59146 5 kniete komory o zmiennej objetosci, z których dwie pracuja i jednoczesnie sa objetosciami sprezania, a w dwóch innych nastepuje jednoczesnie zassanie czynnika — co schematycznie jest przedstawione na fig. 2. Ssanie i tloczenie czynnika odbywa sie w znany sposób, na przyklad ssanie przez otwory w zebach 3 sprezarki, a tloczenie przez zawory umieszczone w obudowie 1. Przeloty sa oznaczone na rysunku strzalkami.Sprezarke stanowiaca przedmiot wynalazku, ce¬ chuje prostota konstrukcji i technologii: wszystkie elementy mozna wykonac z wymagana dokladnoscia przy pomocy operacji toczenia i frezowania po¬ wierzchni plaskich. Szczególnie dotyczy to glów¬ nych elementów sprezarki, jak ,na przyklad zebów 2 o zarysie prostolinijnym.Uklad z czterema zebami 3 o zarysie prostolinij¬ nym (fig. 9 i fig. 10) jest dalszym uproszczeniem ukladu przedstawionego na fig. 3 i fig. 4 pozwala¬ jacym na usuniecie sterujacej przekladni zebatej 5.Dzieki mozliwosci dobierania odpowiednich ma¬ terialów na czesci ulegajace zuzyciu, mozna zapew¬ nic duza trwalosc konstrukcji, na przyklad wpro¬ wadzenie teflonu lub prasowanego grafitu, jako materialu na elementy poslizgowe, zapewni „samo- smarownosc" i odpowiednia odpornosc na scieranie.Sprezarka wedlug wynalazku ma mniejsze ga¬ baryty i ciezar w porównaniu ze znanymi sprezar¬ kami o tej samej wydajnosci. Fakt ten wynika z tego, ze w ciagu jednego obrotu sprezarka, na przyklad w ukladzie czterozebnym, wykonuje osiem cykli pracy, poniewaz poszczególne prze¬ strzenie pracuja jednoczesnie.Uklad sprezajacy wedlug wynalazku ma równiez zastosowanie do przepompowywania plynów, a w miernictwie sluzyc moze do pomiaru natezenia przeplywu. PL