RU213633U1

RU213633U1 - Single rotary screw compressor

Info

Publication number: RU213633U1
Application number: RU2022110026U
Authority: RU
Inventors: Леонид Григорьевич Кузнецов; Юрий Леонидович Кузнецов; Владимир Александрович Пронин; Александр Васильевич Бураков; Андрей Владимирович Божедомов; Вадим Александрович Цветков
Original assignee: Леонид Григорьевич Кузнецов; Юрий Леонидович Кузнецов; Владимир Александрович Пронин; Александр Васильевич Бураков; Андрей Владимирович Божедомов; Вадим Александрович Цветков
Filing date: 2022-04-12
Publication date: 2022-09-20

Abstract

Настоящая полезная модель относится к машиностроению, преимущественно к компрессоростроению, и может быть использована при создании высокопроизводительных и компактных машин объемного действия различного назначения. Однороторный винтовой компрессор содержит корпус с полостями всасывания и нагнетания, два зубчатых отсекателя с окружной формой зуба и центральный винт, винтовые канавки которого имеют в плоскости вращения отсекателей сечение, ограниченное дугой окружности, при этом отсекатели установлены в корпусе с возможностью зацепления с центральным винтом и расположены симметрично относительно него. В торце винта со стороны полости всасывания выполнена кольцевая или цилиндрическая выточка, соединенная радиальными каналами с каждой винтовой канавкой.

This utility model relates to mechanical engineering, mainly to compressor engineering, and can be used to create high-performance and compact volumetric machines for various purposes. SUBSTANCE: single-rotor screw compressor contains a housing with suction and discharge cavities, two gear cutters with a circular tooth shape and a central screw, the helical grooves of which have a cross section in the plane of rotation of the cutters, limited by an arc of a circle, while the cutters are installed in the housing with the possibility of engagement with the central screw and are located symmetrical about it. At the end of the screw on the side of the suction cavity, an annular or cylindrical undercut is made, connected by radial channels to each helical groove.

Description

Настоящая полезная модель относится к машиностроению, преимущественно к компрессоростроению, и может быть использована при создании высокопроизводительных и компактных машин объемного действия различного назначения. This utility model relates to mechanical engineering, mainly to compressor engineering, and can be used to create high-performance and compact volumetric machines for various purposes.

Известен однороторный винтовой компрессор объемного сжатия, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода компримируемой среды, установленные в корпусе ротор, имеющий глобоидный профиль, и два отсекателя с прямоугольным профилем зуба, установленные симметрично на валах, расположенных перпендикулярно оси вращения ротора (патент США №3133695, МПК F04C 18/52, публикация 1964 г).A single-rotor volumetric compression screw compressor is known, containing a housing with nozzles for inlet and outlet of the compressed medium, a rotor having a globoid profile installed in the housing, and two cutters with a rectangular tooth profile mounted symmetrically on shafts located perpendicular to the axis of rotation of the rotor (US patent No. 3133695, IPC F04C 18/52, publication 1964).

Недостатками известного однороторного винтового компрессора являются:The disadvantages of the known single-rotor screw compressor are:

- сложная геометрия рабочих органов, что требует высокой точности и качества изготовления;- complex geometry of the working bodies, which requires high precision and workmanship;

- низкая производительность из-за малого объема рабочих каналов, контактирующих с прямоугольными профилями зубьев отсекателей.- low productivity due to the small volume of the working channels in contact with the rectangular profiles of the cutter teeth.

Известен однороторный винтовой компрессор, содержащий центральный винт-ротор с рабочими полостями и два зубчатых отсекателя, входящих в зацепление с центральным винтом-ротором и расположенные в едином корпусе. Корпус содержит полости всасывания и нагнетания. При вращении центрального винта-ротора рабочие полости поочередно изолируются от области всасывания зубьями отсекателей. После изолирования процесс всасывания заканчивается и следует процесс объемного сжатия. К моменту окончания сжатия рабочее вещество поступает к окну нагнетания и нагнетательный патрубок соответственно (Патент США №3632239, МПК F04C 18/52, публикация 1972 г.).Known single-rotor screw compressor containing a central screw-rotor with working cavities and two gear cutters engaged with the central screw-rotor and located in a single housing. The body contains suction and discharge cavities. When the central screw-rotor rotates, the working cavities are in turn isolated from the suction area by the teeth of the cutters. After isolation, the suction process ends and the volumetric compression process follows. By the end of compression, the working substance enters the injection port and the discharge pipe, respectively (US Patent No. 3632239, IPC F04C 18/52, 1972 publication).

Недостатками известного однороторного компрессора являются:The disadvantages of the known single-rotor compressor are:

-относительно малый объем канавок винта (рабочих полостей), следовательно, меньшая объемная производительность машин данного типа;- relatively small volume of screw grooves (working cavities), therefore, lower volumetric productivity of machines of this type;

- протечки рабочей среды оказывают давление на торец центрального винта ротора со стороны области нагнетания, что прилагает дополнительную нагрузку на опоры центрального винта-ротора;- leaks of the working medium exert pressure on the end face of the central screw of the rotor from the discharge area, which puts an additional load on the supports of the central screw-rotor;

- конструкция области всасывания на входе рабочей среды в рабочие полости центрального винта-ротора, в процессе работы компрессора, влечет понижение эффективности работы в виде утечек рабочей среды из рабочей области до момента отсечки, обратно в область всасывания. Это влечет за собой потери объемной производительности машины.- the design of the suction area at the inlet of the working medium into the working cavities of the central screw-rotor, during the operation of the compressor, entails a decrease in the efficiency of work in the form of leakage of the working medium from the working area until the cutoff, back into the suction area. This entails a loss in volumetric productivity of the machine.

Известен однороторный винтовой компрессор, содержащий корпус с полостями всасывания и нагнетания, центральный винт, установленный в корпусе, и по меньшей мере один дисковый зубчатый отсекатель, установленный с возможностью зацепления с центральным винтом, при этом зубья отсекателя выполнены с возможностью отклонения в плоскости диска относительно оси закрепления и снабжены возвратными пружинами и фиксаторами начального положения, установленными на диске так, что в начальный момент зацепления продольная ось зуба перпендикулярна оси вращения винта (а.с. СССР №1359485, МПК F04C 18/16, публикация 1987).A single-rotor screw compressor is known, comprising a housing with suction and discharge cavities, a central screw installed in the housing, and at least one disk toothed cutter mounted with the possibility of engagement with the central screw, while the teeth of the cutter are made with the possibility of deflection in the plane of the disk relative to the axis fixings and are equipped with return springs and initial position locks mounted on the disk so that at the initial moment of engagement, the longitudinal axis of the tooth is perpendicular to the axis of rotation of the screw (AS USSR No. 1359485, IPC F04C 18/16, publication 1987).

Недостатком известного устройства является повышенная сложность изготовления и низкая надежность компрессора, содержащего большое количество подвижных элементов.The disadvantage of the known device is the increased complexity of manufacturing and low reliability of the compressor containing a large number of moving parts.

Известен однороторный винтовой компрессор, содержащий корпус с полостями всасывания и нагнетания, два дисковых зубчатых отсекателя и установленный в корпусе с возможностью зацепления с отсекателями центральный винт, винтовая канавка которого имеет сечение в плоскости вращения отсекателя, ограниченное дугой окружности, при этом зубья отсекателей выполнены в виде винтовых столбов, ограниченных со стороны полостей всасывания и нагнетания кругами, параллельными плоскости вращения отсекателя, причем ось винтовых столбов совпадает с осью вращения отсекателя (а.с. СССР №1813924, МПК F04C 18/16, публикация 1993 г.).A single-rotor screw compressor is known, containing a housing with suction and discharge cavities, two disk gear cutters and a central screw installed in the housing with the possibility of engaging with cutters, the helical groove of which has a cross section in the plane of rotation of the cutter, limited by an arc of a circle, while the teeth of the cutters are made in the form screw columns, limited from the side of the suction and discharge cavities by circles parallel to the plane of rotation of the cutter, and the axis of the screw columns coincides with the axis of rotation of the cutter (AS USSR No. 1813924, IPC F04C 18/16, publication 1993).

Недостатком известного устройства является то, что из-за неплотного примыкания контактирующих поверхностей рабочих органов, ввиду применения зубьев отсекателей в форме винтового столба, которые недостаточно плотно контактируют с винтовой канавкой, возникает перетекание компримируемой среды из полостей с большим давлением в полости всасывания. В результате перемешивания свежей порции компримируемой среды и перетекаемой среды, поступающей через щели, температура среды в полостях всасывания увеличивается, что приводит к уменьшению производительности компрессора.The disadvantage of the known device is that due to the loose contact of the contacting surfaces of the working bodies, due to the use of cutoff teeth in the form of a helical column, which are not in close contact with the helical groove, the compressed medium flows from the cavities with high pressure into the suction cavity. As a result of the mixing of a fresh portion of the compressed medium and the overflowing medium entering through the slots, the temperature of the medium in the suction cavities increases, which leads to a decrease in the compressor performance.

Целью настоящей полезной модели является создание конструкции простого в изготовлении и надежного в работе винтового компрессора, повышение его объемной производительности, уменьшение количества протечек в области всасывания и разгрузка опор винта-ротора от воздействия протечек, действие которых направлено на торец центрального винта-ротора со стороны нагнетания.The purpose of this utility model is to create a design that is easy to manufacture and reliable in operation of a screw compressor, increasing its volumetric productivity, reducing the number of leaks in the suction area and unloading the rotor screw supports from the effects of leaks, the action of which is directed to the end face of the central rotor screw from the discharge side. .

Сущность предложенного технического решения заключается в следующем.The essence of the proposed technical solution is as follows.

Однороторный винтовой компрессор содержит корпус с полостями всасывания и нагнетания, два зубчатых отсекателя с окружной формой зуба и центральный винт, винтовые канавки которого имеют в плоскости вращения отсекателей сечение, ограниченное дугой окружности, при этом отсекатели установлены в корпусе с возможностью зацепления с центральным винтом и расположены симметрично относительно него. В торце винта со стороны полости всасывания выполнена кольцевая или цилиндрическая выточка, соединенная радиальными каналами с каждой винтовой канавкой.SUBSTANCE: single-rotor screw compressor contains a housing with suction and discharge cavities, two gear cutters with a circular tooth shape and a central screw, the helical grooves of which have a cross section in the plane of rotation of the cutters, limited by an arc of a circle, while the cutters are installed in the housing with the possibility of engagement with the central screw and are located symmetrical about it. At the end of the screw on the side of the suction cavity, an annular or cylindrical undercut is made, connected by radial channels to each helical groove.

Кольцевая или цилиндрическая выточка соединена сквозными осевыми каналами с торцом винта со стороны нагнетания.An annular or cylindrical recess is connected by through axial channels to the end of the screw on the discharge side.

На фиг. 1 представлен однороторный винтовой компрессор со снятой крышкой корпуса.In FIG. 1 shows a single rotary screw compressor with the housing cover removed.

На фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 (насадной винт с кольцевой выточкой на торце со стороны области всасывания).In FIG. 2 - section A-A in Fig. 1 (socket screw with an annular recess at the end on the side of the suction area).

На фиг. 3-разрез А-А на фиг. 1 (насадной винт с цилиндрической выточкой на торце со стороны области всасывания).In FIG. 3-section A-A in Fig. 1 (socket screw with a cylindrical undercut at the end on the side of the suction area).

На фиг. 4 изображен винт, изготавливаемый совместно с валом.In FIG. 4 shows a screw made together with a shaft.

Однороторный винтовой компрессор содержит корпус 1 с установленными в нем центральным винтом-ротором 2 и зубчатыми отсекателями 3 и 4. Данные рабочие органы винтового компрессора расположены с возможностью зацепления боковой поверхностью зубьев 5 отсекателя (имеющие в поперечном сечении форму дуги окружности) с поверхностью винтовой канавки 6. В корпусе компрессора образуются полость всасывания 7 и полость нагнетания 8. Поступление рабочей среды в рабочую полость компрессора обеспечивается за счет наличия в конструкции винта-ротора кольцевой выточки 9 или цилиндрической выточки 10 и каналов 11, соединяющих полость выточки 9 или 10 с полостями канавок 6. Винт может быть выполнен как насадной, так и совместно с валом. Перепуск протечек рабочего вещества с торца винта-ротора 2 со стороны нагнетания на сторону всасывания предусмотрен за счет осевых каналов 12.A single-rotor screw compressor contains a housing 1 with a central screw-rotor 2 installed in it and toothed cutters 3 and 4. These working bodies of the screw compressor are located with the possibility of engaging the side surface of the teeth 5 of the cutter (having a circular arc shape in cross section) with the surface of the helical groove 6 In the compressor housing, a suction cavity 7 and a discharge cavity 8 are formed. The flow of the working medium into the working cavity of the compressor is ensured due to the presence of an annular recess 9 or a cylindrical recess 10 in the design of the screw-rotor and channels 11 connecting the cavity of the recess 9 or 10 with the cavities of the grooves 6 The screw can be made as a mounted screw or together with a shaft. Bypass leakage of the working substance from the end of the screw-rotor 2 from the discharge side to the suction side is provided by axial channels 12.

Однороторный винтовой компрессор работает следующим образом. Процесс всасывания происходит за счет поступления рабочей среды из области всасывания в область кольцевой расточки в винте-роторе, с последующим движением рабочей среды через сквозные каналы в полости винтовых канавок. Предупреждая тем самым потери объемной производительности компрессора. За счет вращения центрального винта-ротора приводятся в движение и совершают вращение вокруг своей оси отсекатели, зубья которых последовательно отсекают полости нагнетания от полости всасывания при вращении винта-ротора с последующим объемным сжатием и нагнетанием рабочей среды. Возникшие протечки из области нагнетания в зазор между торцевой поверхностью винта-ротора и внутренней части корпуса компрессора перепускаются в область всасывания по осевым каналам, соединяющим, соответственно, торец винта в области нагнетания и область всасывания. Таким образом, ликвидируя воздействие газовых сил со стороны нагнетания на опоры винта-ротора.Single rotary screw compressor operates as follows. The suction process occurs due to the flow of the working medium from the suction area to the area of the annular bore in the screw-rotor, followed by the movement of the working medium through the through channels in the cavity of the helical grooves. Preventing loss of compressor volumetric performance. Due to the rotation of the central screw-rotor, cutters are set in motion and rotate around their axis, the teeth of which sequentially cut off the discharge cavity from the suction cavity during rotation of the rotor screw, followed by volumetric compression and injection of the working medium. The resulting leaks from the discharge area into the gap between the end surface of the rotor screw and the inner part of the compressor housing are transferred to the suction area through axial channels connecting, respectively, the end of the screw in the injection area and the suction area. Thus, eliminating the effect of gas forces from the injection side on the propeller-rotor supports.

Соединение полости кольцевой выточки с торцом винта со стороны нагнетания осевыми каналами обеспечивает перепуск протечек со стороны нагнетания в область всасывания. Этим достигается выравнивание давления в области рабочих органов компрессора и разгрузка опор винта от воздействия протечек на торец винта со стороны нагнетания.The connection of the cavity of the annular recess with the end face of the screw on the discharge side by axial channels provides bypass of leaks from the discharge side to the suction area. This achieves equalization of pressure in the area of the working bodies of the compressor and unloading of the screw supports from the effects of leaks on the end of the screw on the discharge side.

Claims

1. A single-rotor screw compressor, containing a housing with suction and discharge cavities, two gear cutters with a circular tooth shape and a central screw, the helical grooves of which have a cross section in the plane of rotation of the cutters, limited by an arc of a circle, while the cutters are installed in the housing with the possibility of engagement with the central screw and are located symmetrically relative to it, characterized in that a recess is made in the end of the screw on the side of the suction cavity, connected by radial channels to each helical groove, while the recess is connected by through axial channels to the end of the screw on the discharge side

2. Screw compressor according to claim 1, characterized in that the undercut is made annular or cylindrical.