RS50951B - Mašina sa obrtnim klipom za kompresibilni medijum - Google Patents

Abstract

Mašina sa obrtnim klipom za kompresibilni medijum sa barem dva obrtna klipa, koji zajedno mogu da se okreću na kontrolisan način, zaptivena u zajedničkom kućištu, dva obrtna klipa imaju više diskoidnih delova (1, 2, 3,...) koji su u međusobnom zahvatu po parovima i čija se debljina i/ili prečnik smanjuje u smeru ka strani sa povećanim pritiskom, svaki disk ima barem jednu površinsku oblast (ml, Ml) i jednu oblast jezgra (kl, Kl) defmisane direktrisama nacrtanim po lukovima krugova sa centrom na osi odnosnog obrtnog klipa i spojene međuoblašću (zl, zl'), respektivno, naznačena time što su uglovi isečka površinske oblasti i oblasti jezgra odnosnog diska nisu identični, time što diskovi imaju različite poprečne bočne konture koje se periodično ponavljaju duž ose klipa i time što je svaki disk pomaknut za ugao u odnosu na dva susedna diska istog klipa tako da ova tri diska imaju zajedničku direktrisu preko jednog dela svojih oblasti jezgra i formiraju komoru.Prijava sadrži još 18 zavisnih patentnih zahteva.

Description

Oblast pronalaska

Ovaj pronalazak se odnosi na mašinu sa obrtnim klipom za kompresibilni medijum sa barem dva obrtna klipa, čije je okretanje međusobno usklađeno, zaptivena u zajedničkom kućištu. Obrtni klipovi imaju više diskoidnih delova koji su po parovima u međusobnom zahvatu i čija se debljina smanjuje u smeru porasta pritiska. Svaki disk ima barem jednu površinsku oblast i jednu oblast jezgra defmisane direktrisama duž lukova krugova sa centrima na osi odgovarajućeg obrtnog klipa i spojene meo ^oblastima, respektivno.

Stanje tehnike

Obrtni klipovi za vakuum pumpe ili potisne pumpe za gasove se obično proizvode u obliku parova vijčanih vretena. Za potiskivanje ili kompresiju ova vretena imaju promenljivi razmak. Poznati su vijčani kompresori za gasove sa dva zavoj na vretena u zahvatu čiji se razmak konstantno smanjuje u smeru povećanja pritiska. Iako takvi kompresori omogućavaju postizanje visokih stepena sabijanja, proizvodnja parova vijčanih vretena sa osama promenljivog razmaka je tehnički teška, posebno pošto zahvat vijčanih vretena treba da bude bez zazora koliko god je moguće da bi se minimizovao gubitak pritiska. Ovo znači da je proizvodnja ovog tipa vijčanog kompresora skupa.

Sa druge strane, poznati su tzv. Roots kompresori koji imaju dva obrtna klipa

u međusobnom zahvatu. Izlaz vazduha je dijametralno suprotan obrtnim osama

obrtnih klipova, tako da su takvi kompresori pogodni za velike količine vazduha, ali samo za niske stepene sabijanja. Da bi se postigli veći stepeni sabijanja treba redno vezati više ovakvih kompresora, ili ih spojiti u sklop da bi se dobila višestepena Roots pumpa.

Da bi se izbegla teška proizvodnja vijčanih vretena sa promenljivim razmakom već je dat pred log za razvoj obrtnih klipova u vidu obrtnih klipova sa korakom koji se smanjuje.

Patentna prijava DE-2934065 predviđa takve obrtne klipove sa korakom koji se smanjuje u mašini sa obrtnim klipovima tipa koji je pomenut na početku teksta. Kod ove mašine vretena imaju žleb u vidu lažnog navoja koji je formiran stepenastim udubljenjima čije su ivice pod pravim uglom u odnosu na ose vretena i koja prate jedno drugo po liniji u obliku navoja. U ovaj žleb ulazi, u ravni određenoj dvema osama vretena, odgovarajući češalj u obliku navoja, koji se nalazi na suprotnom vretenu, i ocrtava zapreminu žleba svakim svojim obrtom. Kada se vretena okreću u međusobno suprotnim smerovima, češalj potiskuje zapremine žleba sa kompresibilnim medijurnom od ulaza ka izlazu. Pošto se zapremine žleba menjaju, postiže se željena razlika u pritiscima između ulaza i izlaza. U poprečnim presecima vretena imaju polukružan oblik, sa isečkom ocrtanim oblašću jezgra i dvema stepenasto formiranim međuoblastima. Uglovi isečaka spoljnih površinskih oblasti i unutrašnjih oblasti jezgra imaju istu vrednost, odnosno 180°. Nedostatak kod ovih mašina sa obrtnim klipom je veliki broj stepenastih ivica, koje su neophodne da bi se formirao žleb u vidu lažnog navoja, za čiju proizvodnju je neophodan veliki broj obradnih zahvata. Još jedan nedostatak je potreba za visokim stepenom preciznosti izrade međuoblasti u cilju minimizacije gubitka pritiska od stepena do stepena.

Pojednostavljena konstrukcija obrtnog klipa sa smanjujućim korakom je predstavljena u patentnoj prijavi DE-2944714. Ova publikacija predviđa lisnatu konstrukciju obrtnih klipova kod koje se svaki rotor sastoji od više pojedinačnih diskova sa identičnim čeonim profilom, tj. sa uglovima isečaka površinskih oblasti i oblasti jezgra od 180° svaki, ali sapromenljivom debljinom ili prečnikom. Nedostatak efekta zaptivanja između obrtnih klipova ovakve konstrukcije, što izaziva povratno strujanje gasa i nizak stepen kompresije, rnora da se kompenzuje radom na visokim obrtajima, ali ovo, zauzvrat, stvara termičke i mehaničke probleme, kao i visoke nivoe buke.

Ranija patentna prijava AT-261792 takođe opisuje mašinu sa obrtnim klipovima ovog tipa kod koje se obrtni klipovi, kojima se smanjuje korak, sastoje od pojedinačnih diskova sa identičnim poprečnim presecima. Svaki disk ima dve spoljne površinske oblasti, postavljene dijametralno suprotno jedna drugoj i dve unutrašnje oblasti jezgra, postavljene dijametralno suprotno jedna drugoj, čiji su svi uglovi isečaka jednaki (90°). Sa ovakvom konstrukcijom diska i ovakvom postavkom sa pomakom u rotoru, zazor između suprotnih diskova mora da bude što je moguće manji. Spoljne oblasti i oblasti jezgra su, prema tome, povezane međuobiastima koje su izvedene kao prošireni epicikloidi da bi se stvorio efekat zaptivanja između diskova. Posledica ovoga je potreba za veoma preciznom, a samim tim i skupom, izradom njihovog oblika i spoljnog uređaja za sinhronizaciju obrtanja. Iako ova ranije štampana patentna prijava predviđa smanjenje termičkog opterećenja rubnih vrhova zaobljenim izvođenjem, ono se ne može izbeći usled povratnog strujanja.

Kratak opis pronalaska

Ovaj pronalazak se odnosi na proizvodnju mašine sa obrtnim klipom sa visokim stepenom kompresije, posebno vakuum pumpe, koja je tako konstruisana da krajnji vakuum bude bolji nego kod obrtnih pumpi sa krilcima, otprilike sličan kao kod višestepenih Roots pumpi. Proizvodnja bi trebalo manje da košta nego kod višestepenih pumpi, a takođe i manje nego kod vijčanih pumpi. Osim toga, predviđeno je da se unutrašnja kompresija kompresibilnog medijuma ili gasa ostvari tako da se postigne smanjenje utroška energije i smanjenje radne temperature. Konačno, nivoi buke za vreme rada bi trebalo da budu što je moguće niži.

Ovi ciljevi su postignuti kod mašine sa obrtnim klipom tipa navedenog u početku, kod koga uglovi isečka površinske oblasti i oblasti jezgra odgovarajućeg diska nisu identični. Diskovi imaju razne konture poprečnih profila koje se periodično ponavljaju duž ose klipa. Svaki disk je pomeren za određen ugao u odnosu na dva susedna diska istog obrtnog klipa tako da ova tri diska imaju zajedničku direktrisu preko jednog preseka njihovih oblasti jezgra i formiraju komoru.

Kod ovog tipa konstrukcije stepenasti spiralni razmak sa horizontalnim međudelovima, između dve komore, formira se u pojedinačnom neugrađenom obrtnom klipu. Niz komore, sa promenljivom zapreminom po izboru, tj. po izboru promenljivom unutrašnjom kompresijom, formira se u pravcu ose. Promenljiva unutrašnja kompresija postignuta je promenom debljine diskoidnih delova po izboru.

Upotreba nizova diskoidnih delova različitih poprečnih bočnih kontura znači da, kod zadatog broja komora, ukupan broj delova može da bude manji nego što je to slučaj kod mašina sa obrtnim klipom sa najsavremenijim klipovima kojima se smanjuje korak.

Zbog malog broja delova svaki obrtni klip može da se izradi u jednom komadu Što značajno poboljšava dimenzionu postojanost, a takav klip je manje kritičan u smislu termičkih naprezanja od niza pojedinačnih diskova. Ukoliko je radna temperatura mašine sa obrtnim klipovima niska usled načina primene, obrtni klipovi takođe mogu da se naprave od niza diskova, od kojih svaki ima konstantan poprečni presek duž svoje ose, aksijalno postavljenih jedan iznad drugog, čime se smanjuju troškovi proizvodnje.

U daljem tekstu reč "disk" će se, ukoliko nije drukčije naznačeno, koristiti kako za diskove od kojih svaki ima konstantan popr ;čni presek duž svoje ose, tako i za delove klipa, koji je izrađen u jednom komadu, u obliku diska. Mašina za potiskivanje je, prema pronalasku, takva da se obrtni delovi međusobno ne dodiruju i da konstantno rotiraju. Zazori između dva obrtna klipa, koji rotiraju u zahvatu, mogu da se podele u tri grupe: a. Zazor između površinske oblasti i oblasti jezgra suprotnih diskoidnih delova: ovi linearni zazori su određeni preciznošću obrade cilindričnih površina klipova^ i udaljenjem između dve ose obrtanja. Mali zazor može da se postigne , postojećim proizvodnim tehnologijama. b. Zazor između čeonih oblasti diskoidnih delova, koji leže jedan na drugom: upotrebom savremenih proizvodnih mašina moguće je postići da ovi zazori budu mali. Velike dužine zazora, koje se protežu duž pravca protoka između obrtnih klipova, pozitivno utiču na dobro zaptivanje, a time i dobar konačni vakuum. c. Zazor između međuoblasti naspramnih delova, posebno između konkavnih bokova i vrhova bočne strane: usled međusobnog ugaonog pomeranja, prema pronalasku, diskoidnih delova ovi zazori nisu kritični i mogu da budu u granicama od jednog milimetra, što znatno olakšava proizvodnju međuoblasti. Pošto ovi zazori takođe određuju i dozvoljene ugaone zazore između obrtnih delova, ovaj dozvoljeni ugaoni zazor je veoma veliki, što znači da su zahtevi za sinhronizujući uređaj mašine sa obrtnim klipovima smanjeni i njihov izbor ili izvođenje učinjeni jednostavnijim.

Teoretske zakrivljene međuoblasti u obliku cikloida, tj. oblasti u obliku paralelepipeda, koje spajaju površinsku oblast i oblast jezgra, respektivno, tj. spoljni cilindar i cilindar jezgra, diskoidnog profilnog dela nemaju, kada se obrtni klipovi okreću u suprotnim smerovima, nikakvu ulogu zaptivanja kritičnu za rad i, prema tome, opisuju teoretski maksimalnu konturu. Bočna kontura međuoblasti može da bude izvedena nešto manja ili ravnija od ove teoretske maksimalne konture, što je lakše za proizvodnju, na primer, kao kontura bez žleba i/ili praktično prava, i, prema tome, može da bude, kao takva, poželjno rešenje i veoma efikasna u radu. Dozvoljeni ugaoni zazor u radu se, kao rezultat ovoga, takođe povećeva.

Za praktičnu upotrebu oba diska u zahvatu, diska sa spoljnom površinskom oblašću, čiji je ugao isečka veći od ugla isečka oblasti jezgra, imaju spoljne površinske oblasti čiji su uglovi isečaka manji od uglova isečaka oblasti jezgra.

Za praktičnu upotrebu razlika između uglova isečaka spoljne površinske oblasti i oblasti jezgra diskoidnog dela je velika. Ugao isečka ove površinske oblasti, za disk sa malom spoljnom površinskom oblašću je, poželjno je, manji od 90° i, poželjnije, manji od 60°. Takav disk se nalazi nasuprot diska drugog obrtnog klipa sa odgovarajućim uglom isečka spoljne površinske oblasti većim od 270° i, respektivno, većim od 300°.

Komore dotičnog obrtnog klipa su, poželjno je, konstruisane na taj način da međuoblasti diska formiraju, respektivno, sa odnosnim međuoblastima diska u zahvatu, kontinualnu međuoblast sa zajedničkom direktrisom.

Uređaj za sinhronizaciju mašine sa obrtnim klipovima, prema pronalasku, može da se izabere tako da dva ne-saosna obrtna klipa imaju suprotne smerove okretanja. Spoljni prečnici obrtnih klipova, prečnici cilindara jezgra i prenosni odnos mogu da budu tako odabrani da se klipovi kotrljaju jedan u odnosu na drugi bez klizanja, tj. da se površinska oblast diskoidnog dela sinhrono obrće u odnosu na oblast jezgra suprotnog dela. Ukoliko je broj površinskih oblasti i oblasti jezgra diskoidnog dela identičan, respektivno, onom na suprotnom delu drugog obrtnog klipa, treba da se odabere prenosni odnos od 1:1. Međutim, ukoliko ovi brojevi nisu isti prenosni odnos mora da se odabere shodno tome.

Kod drugih rešenja sa asimetričnom raspodelom energije dva ne-saosna obrtna klipa imaju isti smer obrtanja.

Kod opet nekih drugih, kompaktnih rešenja obrtni klipovi su saosni, tj. konstruisani su kao spoljni i unutrašnji rotor sa dodatnim G rotorom.

Kod nekoliko konstrukcija obrtnih klipova diskoidni delovi odnosnog obrtnog klipa imaju samo dve naizmenične bočne konture prednjeg dela.

Osim toga, prečnici površinskih/spoljnih cilindara i cilindara jezgra ne-saosnih obrtnih klipova mogu da budu identični, respektivno, s tim da deo prvog klipa ima jednu bočnu konturu prednjeg dela, dok suprotan deo drugog klipa ima drugu bočnu konturu prednjeg dela, i to u istoj ravni pod pravim uglovima u odnosu na osu klipa.

Dva obrtna klipa takođe mogu da budu konstruisani kao glavni rotor i pomoćni rotor različitih prečnika i, prema tome, promenljivim izlazom na vratilu - do 100:0% - što predstavlja prednost kod izvođenja uređaja za sinhronizaciju.

Kod nekih takvih rešenja obrtnih klipova, nizovi delova sa različitim bočnim konturama u Čeonom preseku naizmenično su postavljeni sa kružnim diskovima za zatvaranje, tako da odnosni klip ima delove sa tri ili više različite bočne konture.

Krtatak opis crteža

Ostale osobine i prednosti ovog pronalaska postaće jasne osobama upoznatim sa stanjem tehnike iz opisa nekoliko poželjnih rešenja koji sledi, kao i iz priloženih crteža. - Slika 1 je bočna projekcija prvog rešenja obrtnog klipa prema pronalasku, sa 14 nanizanih diskova, označenih brojevima od 0 do 13; - Slika 2 je bočna projekcija odgovarajućeg drugog obrtnog klipa prema prvom rešenju; - Slika 3 je čeona projekcija, sa strane usisa, sklopljenog obrtnog klipa sa slika 1 i 2 s tim daje deo "0" obrtnog klipa sa slike 2 izostavljen; - Slika 4 je dijagram presek/tok, tj. dijagram po promeni ugla, koji šematski prikazuje rad prvog rešenja; - Slika 5 je bočna projekcija para obrtnih klipova sa jedanaest delova prema trećem rešenju, sa glavnim rotorom sa jedanaest delova, označenih brojevima od 0 do 10; - Slika 6 je poprečni presek na mestu dela 1 sklopljenog obrtnog klipa sa slike 5; - Slika 7 je poprečni presek na mestu dela 2 klipa sa slike 5; - Slika 8 je dijagram presek/promena ugla, koji šematski prikazuje rad trećeg rešenja; - Slika 9 je dijagram presek/promena ugla, koji šematski prikazuje rad četvrtog rešenja; - Slika 10 je dijagram presek/promena ugla, koji šematski prikazuje rad petog rešenja; - Slika lije bočna projekcija para obrtnih klipova prema šestom rešenju, sa 17 delova, označenih brojevima od 0 do 16; - Slika 12 je poprečni presek na mestu dela 1 sklopljenih obrtnih klipova sa slike 11; - Slika 13 je poprečni presek na mestu dela 2 sklopljenih obrtnih klipova sa slike 11; - Slika 14 je poprečni presek na mestu dela 3 sklopljenih obrtnih klipova sa slike 11; - Slika 15 je poprečni presek na mestu dela 4 sklopljenih obrtnih klipova sa slike 11; - Slika 16 je dijagram presek/protok, tj. dijagram po promeni ugla, koji šematski prikazuje rad šestog rešenja; - Slika 17 je dijagram presek/protok, koji šematski prikazuje prvih devet delova i njihov zahvat prema sedmom rešenju; - Slika 18 je poprečni presek na mestu dela 1 spoljnog rotora rešenja sa slike 17; - Slika 19 je poprečni presek na mestu dela 2 spoljnog rotora rešenja sa slike 17; - Slika 20 je poprečni presek na mestu dela 1 unutrašnjeg rotora rešenja sa slike 17; - Slika 21 je poprečni presek na mestu dela 2 unutrašnjeg rotora rešenja sa slike 17; - Slika 22 je poprečni presek G rotora u obliku srpa prema rešenju sa slike 17; - Slika 23 je detalj poprečnog preseka po osi dela unutrašnjeg rotora i delova spoljnog rotora koji ga okružuje, prema osmom rešenju.

Detaljan opis pronalaska

Prema prvom rešenju prikazanom na slikama 1 do 4 obrtni klipovi su postavljeni ne-saosno i sa paralelnim osama, u kućište (nije prikazano) sa dve cilindrične rupe i sa spoljnim uređajem za sinhronizaciju. Obrtni klipovi se okreću u suprotnim smerovima. Obrtni klipovi imaju 14 diskoidnih delova, odnosno dva krajnja dela (0, 13) za ulaz i izlaz medijuma, i međudelove (1-12) sa dve različite, naizmenične bočne konture. Svaki deo ima spoljnu površinsku oblast (ml), sa malim uglom isečka, koja odgovara, respektivno, delu koji ima površinsku oblast (Ml) sa velikim uglom isečka. Kod rešenja prikazanog u primeru ovi uglovi isečka imaju vrednosti od, respektivno, malo manje od 36° i malo manje od 144°, tako da ugaoni zazor ostaje nepromenjen. Slike 3 i 4 prikazuju uzastopne položaje pri rotaciji jednog dela u odnosu na sledeći, tj. 72° od jednog dela do drugog identičnog dela, međuoblast (zl) dela postavljenog iznad, respektivno, ispod, respektivno, posmatrano u pravcu ose, međuoblasti susednog dela druge bočne konture. Na ovaj način se, respektivno, formira komora okružena (vidi sliku 2) delovima oblasti jezgra (kl', Kl<1>) i međuoblastima (zl') susednih delova, i tako aksijalni niz komora promenljive zapremine, unutrašnja kompresija se postiže promenama debljine profilnih delova: da bi se ostvarila unutrašnja kompresija aksijalni prostor između delova, a prema tome i komore, smanjuje se postepeno od ulaza ka izlazu.

Mrtvi prostori koji se formiraju između obrtnih klipova su od male važnosti, budući da veliki zazori između obrtnih klipova stvaraju veoma visok krajnji vakuum. Kao što prikazuju slike 1-4, postoje tri vrste zazora između obrtnih klipova.

a. Cilindar/cilindar;

b. Transverzalna oblast/tranverzalna oblast;

c. Vrh bočne strane/konkavni deo bočne strane.

Poslednja vrsta zazora određuje dozvoljeni ugaoni zazor i nije kritična, tj. može da bude u granicama od jednog milimetra, što otvara mnoge mogućnosti za izvođenje uređaja za sinhronizaciju. Sa obrtnim klipovima prema ovom rešenju ostvaruje se kompresioni odnos od 1:4, što vodi ka značajnim uštedama energije i smanjenju stvaranja toplote. Ukupni broj profilnih delova je, prema tome, minimiziran prema datom broju komora i kompresiji.

Kod primera rešenja prikazanog na slici 1 delovi 1 i 2 imaju istu debljinu. Od dela 2 do dela 3 debljina se smanjuje faktorom od otprilike 1.4; debljine delova 3 i 4 su, međutim, iste, itd. Sa ovakvom raspodelom debljine delova, kod koje dva uzastopna i suprotna dela jednog i drugog obrtnog klipa imaju iste debljine, raspodela energije se kreće oko 50:50% na svakom obrtnom klipu. Debljine delova takođe mogu da se smanjuju od svakog dela do sledećeg, prema odabranom geometrijskom pravilu.

Kod drugog rešenja, koje nije odvojeno prikazano na slikama, diskoidni delovi dva obrtna klipa imaju istu bočnu konturu poprečnog preseka i ista ugaona pomeranja kao na slikama 3 i 4. Razlika u odnosu na prvo rešenje leži u raspodeli debljina delova. Delovi 1,3,7 itd. su debeli delovi, s tim da se debljina postepeno smanjuje od najdebljeg dela 1 do poslednjeg dela na strani visokog pritiska. Delovi 0, 2, 4, 6 itd. su tanki diskovi. Kod ovog tipa konstrukcije jedan obrtni klip uzima ulogu glavnog rotora, dok drugi obrtni klip uzima ulogu pomoćnog rotora. Raspodela energije između glavnog i pomoćnog rotora može da se pomeri do oko 85:15%.

Rešenja prikazana na slikama 5 do 15 predviđaju ne-saosnu postavku, kao i postavku sa paralelnim osama, u dve cilindrično izrađene rupe u kućištu (nije prikazano) sa spoljnim uređajem za sinhronizaciju. Oni su asimetrični sa izlaznim momentom na vratilu koji se menja u širokom opsegu do 100:0%. Minimalni broj različitih bočnih kontura delova klipa zavisi od rasporeda nizova profila.

Kod trećeg rešenja, prikazanog na slikama 5, 6, 7, 8, prečnici glavnog rotora i pomoćnog rotora se znatno razlikuju. Kao što može da se vidi sa slika 6 do 8 glavni rotor ima dve različite bočne konture koje se naizmenično nižu. Jedna bočna kontura ima spoljnu površinsku oblast (m3) sa malim uglom isečka i naizmenična je sa bočnom konturom čija spoljna površinska oblast (M3) ima veliki ugao isečka. Ista naizmeničnost (m3', M3') se odnosi i na pomoćni rotor. Kao stoje, pomoću primera, prikazano na slici 5 glavni rotor ima jedanest diskoidnih delova. Ovaj glavni rotor ima pet debelih delova 1, 3, 5, 7, 9 čija se debljina postepeno smanjuje u smeru porasta pritiska i čija spoljna površinska oblast (m3) ima mali ugao isečka. Ovih pet delova formiraju delove P1-P5 koji imaju funkciju pumpe. Oni su razdvojeni i okruženi sa šest delova 0, 2, 4, 6, 8, 10, koji imaju samo isečak (k3) oblasti jezgra sa malim uglom i od kojih svaki formira vodeći deo S koji pomera gas do sledećeg dela sa funkcijom pumpanja.

Na primer, debljina pet delova sa funkcijom pumpe, od Pl do P5, može da se smanjuje od otprilike 70 milimetara za po jednu trećinu, respektivno, do debljine od 13 milimetara, pri čemu svaki vodeći deo S ima debljinu od 10 milimetara. Ukupna dužina glavnog rotora , u tom slučaju, iznosi otprilike 240 milimetara. Primer ovog rešenja je prikazan na dijagramu na slici 8, gde je prečnik jezgra glavnog rotora jednak spoljnom prečniku pomoćnog rotora. Sa stepenom prenosa 1:1 rotori se kotrljaju jedan u odnosu na drugi bez međusobnog klizanja. Pod ovim uslovima raspodela energije između glavnog i pomoćnog rotora je otprilike 75:25%.

Kod četvrtog rešenja prikazanog na slici 9 prečnici glavnog i pomoćnog rotora se takođe znatno razlikuju. Glavni rotor takođe ima dve različite, naizmenične bočne konture u poprečnom preseku, slično trećem rešenju. Pomoćni rotor, međutim, ima tri različite bočne konture, po sledećem redosledu:

deo 1 koji se sastoji od običnog diska jezgra,

- deo 2 u obliku spoljnog cilindra sa isečkom malog ugla,

- deo 3 koji se opet sastoji od običnog diska jezgra,

- deo 4 koji se sastoji od punog spoljnog cilindričnog diska i čini disk za zatvaranje.

Sa ovakvom postavkom glavnog i pomoćnog rotora praktično 100% energije se prenese na glavni rotor, a 0% na pomoćni rotor.

Slika 10 predstavlja peto rešenje u obliku dijagrama. Glavni rotor ima dva trazličita naizmenična poprečna profila od kojih svaki ima dve identične spoljne površinske oblasti i dve identične oblasti jezgra, respektivno, međusobno dijametralno suprotno postavljene. Vrednosti relativnog ugla isečka površinskih oblasti i oblasti jezgra se menjaju od dela do dela kao i kod prethodnih rešenja. Pomoćni rotor ima samo jednu spoljnu površinsku oblast i jednu oblast jezgra, sa naizmeničnim velikim i malim uglovima. Uređaj za sinhronizaciju je tako izveden da je brzina obrtanja pomoćnog rotora dvostruko veća od brzine obrtanja glavnog rotora. Kod ovakve konstrukcije postignuta je visoko asimetrična raspodela energije, od otprilike 85% za glavni rotor i otprilike 15% za pomoćni rotor.

Pet gore opisanih rešenja imaju mnoge prednosti:

- pošto ima mali broj delova obrtni klip može da se proizvodi iz jednog komada, što znatno poboljšava dimenzionu stabilnost u radu; - velike dužine zazora, koje se protežu duž pravca protoka između obrtnih klipova, obezbeđuju dobro zaptivanje, a time i dobar konačni vakuum; - veliki dozvoljeni zazor olakšava proizvodnju i sklapanje, kao i korišćenje uređaja za sinhronizaciju.

Kod trećeg, četvrtog i petog rešenja međuoblasti glavnog rotora su predviđene bez žleba, što pojednostavljuje broj zahvata tokom proizvodnje.

Kod asimetričnih rešenja delovi energije koji se raspoređuju na pogonski obrtni klip i gonjeni obrtni klip znatno se razlikuju, što takođe ima pozitivan uticaj pri odabiru i izradi uređaja za sinhronizaciju.

Kod obrtnih klipova načinjenih od odvojenih profilnih diskova broj različitih pojedinačnih delova je smanjen upotrebom identičnih vodećih diskova i diskova za zatvaranje.

Šesto rešenje, čiji je par obrtnih klipova prikazan na slikama 11 do 15, predviđa beskontaknu paralelno-osnu, dvoosnu, ne-saosnu potisnu mašinu sa kontinualnim obrtanjem, koja ima kućište, u kome su izrađene dve cilindrične rupe, i spoljni uređaj za sinhronizaciju. Dva obrtna klipa imaju isti smer obrtanja.

Obrtni klipovi čiji se prečnici znatno razlikuju su izvedeni kao glavni i pomoćni rotor. I glavni i pomoćni rotor imaju barem tri različita tipa profila. Kod primera rešenja prikazanog na slikama 12 do 15 i glavni i pomoćni rotor imaju četiri različita tipa profila koji formiraju nizove od četiri diskoidna para delova, tj: uvodni deo (slika 12) kod koga glavni rotor ima površinsku oblast (M6) sa velikim uglom; ugao isečka oblasti jezgra može da bude veoma mali ili, kao što je prikazano na slici 12, čak može da se izostavi, tako da je spoljna površinska oblast ovog dela zasečena samo asimetričnim isečkom u obliku srpa. Ovaj deo služi kao uvodni vodeći disk S i nalazi se nasuprot uvodnog dela pomoćnog rotora, koji se jednostavno sastoji od diska cilindra jezgra;

drugi deo P glavnog rotora (slika 13) ima oblast jezgra (K6) čiji je ugao isečka veći od 180°, izuzetno kratku spoljnu površinsku oblast (m6) i dve podugačke proširene međuoblasti (z6). Nasuprot ovome je drugi deo pomoćnog ' rotora, sa spoljnom površinskom oblašću (M6<1>) čiji je ugao isečka veći od 180°, sa

minimalnom oblašću jezgra (k6') koja takođe, kao što može da se vidi sa slike 13, može potpuno ili skoro potpuno da nestane kontinualnim stapanjem dveju međuoblasti (z6') po tangenti cilindra jezgra. Ovaj deo formira stvarni stepen sa funkcijom pumpe u nizu;

treći deo glavnog rotora (slika 14) je svojim oblikom identičan prvom delu, ali je postavljen plani-simetrično, što može da se vidi na slikama 12 i 14. Nasuprot njemu formiran je treći deo pomoćnog rotora kao jednostavan disk cilindra jezgra;

četvrti deo (slika 15) glavnog rotora je jednostavan disk jezgra i služi kao kanal K za kompresibilni medijum. Nasuprot njemu formiran je četvrti deo pomoćnog rotora sa neprekidnom spoljnom površinskom oblašću koja služi kao disk za zatvaranje.

Slika 11 prikazuje celu konstrukciju rešenja iz primera sa 17 diskosnih delova, tj dva krajnja diska (E), 0 i 16; tri puna niza S-P-S-K, četiri gore opisana dela, i to od 1 do 4, od 5 do 8, od 9 do 12; i nekompletan niz S-P-S, tj. niz sa uvodnim vodećim diskom 13, stepenom 14 sa funkcijom pumpe i drugim vodećim diskom 15.

Vodeći diskovi S glavnog rotora mogu svi da budu napravljeni kao tanki diskovi jer služe samo da propuste medijum stepena P sa funkcijom pumpe u kanal K i dalje u sledeći stepen sa funkcijom pumpe. Postepenost aksijalne ekspanzije stepena sa funkcijom pumpe i stepena sa kanalima može da se izvede prema raznim matematičkim pravilima određenih njihovom funkcijom. Tablica 1 prikazuje dva pravila gradacije, kod kojih je debljina najdebljeg stepena, tj. stepena 1 sa funkcijom pumpe, slobodno određena kao 1.

Kao što može da se vidi u primeru 1, debljina stepena se progresivno smanjuje u nizu Pl, Kl, P2, K2, itd., dok se u primeru 2 debljine stepena pumpe sa jedne strane i stepena sa kanalom sa druge strane smanjuje, ali naizmenično variraju. Za debljinu Pl=49mm, na primer, i debljinu vodećeg diska od 8mm, sa gradacijom iz primera 2, proizilazi daje ukupna dužina glavnog rotora otprilike 240mm.

Funkcionisanje ovog šestog rešenja proizilazi iz dijagrama sa slike 16. Otuda, niz u vidu aksijalne komore je izveden u ne-saosnoj potisnoj mašini u kojoj se klipovi okreću u istom smeru. Raspodele energija među klipovima se značajno razlikuju, tj. raspodela energije je ekstremno asimetrična, do 100:0%. Ovo rešenje ima sledeće prednosti: konture bez žljeba dozvoljavaju veome jednostavnu izradu; posebno se jednostavno izvodi proizvodnja iz jednog komada;

veoma veliki dozvoljeni zazor ima prednosti u proizvodnji i sklapanju;

velike dužine zazora, koje se protežu duž pravca protoka između obrtnih klipova, dozvoljavaju dobar konačni vakuum;

isti smer obrtanja i veliki dozvoljeni zazor otvaraju dodatne mogućnosti za izbor uređaja za sinhronizaciju, a zbog malog momenta na pomoćnom rotoru, za pogon mogu da se koriste i zupčasti kaj ševi.

Kod šest gore opisanih rešenja oba obrtna klipa su obično cilindričnog oblika sa paralelnim osama obrtanja. Direktrise, čije kretanje defmiše površinske oblasti, oblasti jezgra i međuoblasti diskoidnih delova, su cilindrične direktrise, a generatrise su paralelne sa osama obrtanja. Osoba upoznata sa stanjem tehnike će primetiti da, kada se za delove klipa koriste konture poprečnog preseka i ugaonog pomeraja prema pronalasku, obrtni klip može takođe da ima koničan oblik. Tada su direktrise, čije kretanje defmiše periferne oblasti diskova, direktrise konusa, tako da je periferija diskova konična, a njihovi prečnici se postepeno smanjuju u smeru ka strani povećanog pritiska. Ose obrtanja klipova tada nisu paralelne, već imaju tačku preseka. Kod ovakvih rešenja promena prečnika stvara unutrašnje sabijanje. Promena prečnika može da se koristi zajedno sa promenom debljine diskova ili umesto promene debljine diskova.

Slike 17 do 22 prikazuju sedmo rešenje, tj. beskontaktnu paralelno-osnu, dvoosnu, potisnu mašinu sa kontinualnim obrtanjem, kod koje se obe ose klipova nalaze unutar spoljnog rotora. Mašina ima šupalj spoljni rotor, unutrašnji rotor i G rotor, u obliku srpa, između unutrašnjeg i spoljašnjeg rotora. Rotori imaju isti smer obrtanja, kao što je prikazano na slici 17. Spoljni rotor (A) i unutrašnji rotor (I) imaju više diskoidnih delova koji su u međusobnom zahvatu po parovima i čija se debljina smanjuje u smeru ka strani sa povećanim pritiskom. Svaki disk ima barem jednu površinsku oblast i barem jednu oblast jezgra definisane direktrisama nacrtanim po lukovima krugova sa centrom na osi odnosnog rotora i spojene, respektivno, međuoblašću (z7) ili (z7'). Kao što slike 17 do 22 prikazuju, diskovi unutrašnjeg i spoljnog rotora imaju dve rekurentne bočne konture koje se periodično ponavljaju duž ose klipa, naizmenično kod ovog rešenja. Uglovi isečka površinske oblasti i oblasti jezga (m7, k7), ili (m7, K7),( ml',Kl') i (M7<1>, k7') odnosnog diska nisu identični i svaki disk je pomaknut u odnosu na dva susedna diska istog rotora tako da ova tri diska imaju zajedničku direktrisu preko jednog dela svojih oblasti jezgra i međuoblasti, i formiraju komoru.

Ovo rešenje predviđa aksijalni niz komora u mašini kod koje se obe ose klipova nalaze unutar spoljnog rotora. Koristi se uređaj za sinhronizaciju sa prenosnim odnosom 1:1. Uređaj za sinhronizaciju može da se nalazi unutar spoljnog rotora. Za ovo može da se koristi jednostavan sprežni mehanizam bez podmazivanja. Ovo rešenje dozvoljava veoma kompaktnu konstrukciju sa dobrim odvođenjem toplote i sa istim prednostima koje imaju gore opisana ne-saosna rešenja.

Osmo rešenje takođe predviđa beskontaknu, dvoosnu, potisnu mašinu sa kontinualnim obrtanjem, kod koje se obe ose klipova nalaze unutar spoljnog rotora. Mašina ima spoljni rotor, unutrašnji rotor i srpasti G rotor između spoljnog i unutrašnjeg rotora. Rotori se obrću u istom smeru. Koristi se prenosni odnos 1:1. Za razliku od sedmog rešenja, dve ose obrtanja su postavljene pod uglom, tako da se prečnici rotora menjaju duž konične putanje.

Spoljni i unutrašnji rotor imaju više delova u međusobnom zahvatu po parovima koji su, za razliku od gore opisanog sedmog rešenja, izvedeni ne kao cilindrični diskovi sa ravnim poprečnim oblastima, već kao zakrivljeni delovi, to jest kupasto-loptasti delovi.

U poprečnom preseku, bočne konture dva uzastopna dela unutrašnjeg i spoljnog rotora su slične onima na slikama 18 do 22. Ovo znači da je niz aksijalnih komora izveden u mašini, kod koje se obe ose klipova nalaze unutar spoljnog rotora i pod uglom su, čiji se rotori obrću sa prenosnim odnosom 1:1.

Zazori između prednjih oblasti dva dela, koji klize jedan preko drugog, su zazori između dve sferne oblasti (Ku, Ku'), kao što je prikazano na slici 23. Velike dužine zazora, koje se protežu duž pravca protoka, obezbeđuju, kod ovog rešenja, dobro zaptivanje, a time i dobar konačni vakuum.

Unutrašnje sabijanje nastaje usled promene prečnika rotora i može da se poveća ili smanji dodatnom promenom debljina profilnih delova, kao i da se lokalno podesi, ukoliko je neophodno, u zavisnosti od upotrebe potisne ili vakuum pumpe. Ova konstrukcija je veoma kompaktna, sa malo delova i dobrim odvođenjem toplote. Uređaj za sinhronizaciju može da se izvede kao jednostavan sprežni mehanizam bez podmazivanja, na primer kao univerzalna spojnica, unutar potisne mašine, odnosno vakuum pumpe.

Claims (19)

1. Mašina sa obrtnim klipom za kompresibilni medijum, sa barem dva obrtna klipa, koji zajedno mogu da se okreću na kontrolisan način, zaptivena u zajedničkom kućištu, dva obrtna klipa imaju više diskoidnih delova (1, 2, 3,...) koji su u međusobnom zahvatu po parovima i čija se debljina i/ili prečnik smanjuje u smeru ka strani sa povećanim pritiskom, svaki disk ima barem jednu površinsku oblast (ml, Ml) i jednu oblast jezgra (kl, Kl) definisane direktrisama nacrtanim po lukovima krugova sa centrom na osi odnosnog obrtnog klipa i spojene međuoblašću (zl, zl'), respektivno,naznačena timešto su uglovi isečka površinske oblasti i oblasti jezgra odnosnog diska nisu identični, time što diskovi imaju različite poprečne bočne konture koje se periodično ponavljaju duž ose klipa i time što je svaki disk pomaknut za ugao u odnosu na dva susedna diska istog klipa tako da ova tri diska imaju zajedničku direktrisu preko jednog dela svojih oblasti jezgra i formiraju komoru.

2. Mašina sa obrtnim klipom prema patentnom zahtevu 1,naznačena timešto su oba susedna diska, koji pripadaju disku sa površinskom oblašću, čiji je ugao isečka veći od ugla isečka oblasti jezgra, imaju površinske oblasti čiji su uglovi isečka manji od uglova isečka oblasti jezgra.

3. Mašina sa obrtnim klipom prema patentnom zahtevu 2,naznačena timešto međuoblasti diska sa međuoblašću susednog diska formiraju, respektivno, kontinualnu međuoblast sa zajedničkom direktrisom.

4. Mašina sa obrtnim klipom prema patentnim zahtevima 1-3,naznačena timešto su dva obrtna klipa postavljena ne-saosno i sa paralelnim osama, time što pomenuti diskovi imaju spoljne površinske oblasti i unutrašnje oblasti jezgra, koje su definisane direktrisama jednog spoljnog cilindra i jednog cilindra jezgra, respektivno, i time što se debljina diskoidnih delova smanjuje u smeru ka strani sa povećanim pritiskom.

5. Mašina sa obrtnim klipom prema patentnom zahtevu 4,naznačena timešto je razvijen uređaj za sinhronizaciju tako da daje suprotne smerove rotacije dva obrtna klipa.

6. Mašina sa obrtnim klipom prema patentnom zahtevu 5,naznačena timešto su prečnici spoljnih površinskih oblasti i oblasti jezgra dva obrtna klipa, respektivno, identični.

7. Mašina sa obrtnim klipom prema patentnom zahtevu 6,naznačena timešto je ugao isečka spoljne površinske oblasti svakog drugog diska obrtnog klipa manji od 90°, posebno manji od 60°.

8. Mašina sa obrtnim klipom prema patentnom zahtevu 7,naznačena timešto se debljina diskova, u smeru ka strani sa povećanim pritiskom, smanjuje svaka dva diska za neku konstantu.

9. Mašina sa obrtnim klipom prema patentnom zahtevu 4,naznačena timešto obrtni klipovi imaju različite spoljne prečnike i time što je debljina delova glavnog rotora, koji imaju spoljnu površinsku oblast sa malim uglom isečka veća, respektivno, od debljine delova glavnog rotora sa površinskim oblastima sa velikim uglom isečka.

10. Mašina sa obrtnim klipom prema patentnom zahtevu 9,naznačena timešto je prečnik oblasti jezgra glavnog rotora identičan prečniku spoljne površinske oblasti pomoćnog rotora.

11. Mašina sa obrtnim klipom prema patentnom zahtevu 9,naznačena timešto svaki disk glavnog rotora, respektivno, ima dve dijametralno suprotne oblasti jezgra i dve spoljne, dijametralno suprotne, površinske oblasti i time što je brzina okretanja pomoćnog rotora jednaka dvostrukoj brzini glavnog rotora.

12. Mašina sa obrtnim klipom prema patentnom zahtevu 4,naznačena timešto je uređaj za sinhronizaciju razvijen tako da daje isti smer rotacije dva obrtna klipa, time što obrtni klipovi imaju različite spoljne prečnike i time što je debljina delova glavnog rotora, koji imaju spoljnu površinsku oblast sa malim uglom isečka, veća, respektivno, od debljine delova glavnog rotora sa površinskim oblastima sa velikim uglom isečka.

13. Mašina sa obrtnim klipom prema jednom od patentnih zahtevia 9 do 12,naznačena timešto nizovi periodično rekurentnih poprečnih bočnih kontura uključuju diskove koji se sastoje samo od cilindra jegra i/ili cilindara za zatvaranje.

14. Mašina sa obrtnim klipom prema patentnom zahtevu 1,naznačena timešto ima obrtne klipove čije se obe ose nalaze unutar spoljnog rotora, tj. spoljni rotor, unutrašnji rotor i G rotor, spoljni rotor i unutrašnji rotor imaju više diskoidnih delova koji su u međusobnom zahvatu po parovima i čija se debljina i/ili prečnik smanjuje u smeru ka strani sa povećanim pritiskom, svaki disk spoljnog i unutrašnjeg rotora ima barem jednu površinsku oblast ijednu oblast jezgra definisane direktrisama nacrtanim po lukovima krugova sa centrom na osi odnosnog rotora i spojene, respektivno, međuoblašću, uglovi isečka površinske oblasti i oblasti jezgra odnosnog diska nisu identični, diskovi imaju različite poprečne bočne konture koje se periodično ponavljaju duž ose rotora i svaki disk je pomaknut za ugao u odnosu na dva susedna diska istog rotora tako da ova tri diska imaju zajedničku direktrisu preko jednog dela i formiraju komoru.

15. Mašina sa obrtnim klipom prema patentnom zahtevu 14,naznačena timešto je uređaj za sinhronizaciju razvijen tako da daje isti smer obrtanja rotorima, sa prenosnim odnosom 1:1.

16. Mašina sa obrtnim klipom prema patentnom zahtevu 14 ili 15,naznačena timešto oba susedna diska, koji pripadaju disku sa površinskom oblašću, čiji je ugao isečka veći od ugla isečka oblasti jezgra, imaju površinske oblasti čiji su uglovi isečka manji od uglova isečka oblasti jezgra.

17. Mašina sa obrtnim klipom prema patentnom zahtevu 16,naznačena timešto međuoblasti diska sa međuoblašću susednog diska formiraju, respektivno, kontinualnu međuoblast sa zajedničkom direktrisom.

18. Mašina sa obrtnim klipom prema jednom od patentnih zahteva 12 do 17,naznačena timešto su rotori postavljeni sa paralelnim osama, time što su pomenute direktrise cilindrične direktrise i time što se debljina delova smanjuje u smeru ka strani sa povećanim pritiskom.

19. Mašina sa obrtnim klipom prema jednom od patentnih zahteva 14 do 17,naznačena timešto su ose rotora postavljene pod uglom, time što su pomenute direktrise konične direktrise i time što se prečnici delova rotora smanjuju u smeru ka strani sa povećanim pritiskom, pri čemu su delovi spoljnog rotora i unutrašnjeg rotora kupasto-loptastog umesto diskoidnog oblika.