RU2238436C2 - Роторный компрессор (варианты) - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к машиностроению, в частности к роторным машинам, преимущественно компрессорам, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, в холодильной технике, а также в химической и пищевой промышленности. Роторный компрессор содержит установленные в корпусе ведущий и ведомый роторы, профили рабочих поверхностей которых содержат участки эпициклоиды, удлиненной эпициклоиды и окружности. Изобретение содержит уравнения этих кривых в параметрическом виде относительно осей X, У в прямоугольной системе координат для различных вариантов выполнения роторов. Повышается КПД компрессора путем оптимизации профилей рабочих поверхностей. 3 с. и 36 з.п.ф-лы, 12 ил.

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к роторным машинам, преимущественно компрессорам, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, в холодильной технике, а также в химической и пищевой промышленности.

Известна роторная объемная машина, например компрессор, который содержит корпус и расположенные в нем прямозубые роторы, по крайней мере один из которых на зубьях имеет впадины, а другой местные выступы.

Однако в известных роторах величина зазора между расточкой корпуса и наружным диаметром ведомого ротора связана с площадью выпускного окна: любое увеличение зазора ведет к резкому уменьшению площади выпускного окна. В результате при обычных степенях повышения давления в ступени компрессора (π _k=2-4) удовлетворительная площадь выпускного окна может быть получена только за счет малого зазора между наружными диаметрами ведомого ротора и корпуса. Но в этом случае малая площадь сечения канала, соединяющего впадину между зубьями ведущего ротора, в которой происходит сжатие, с впадиной ведомого ротора, не позволяет уровнять давление между ними. При увеличении же зазора выпускное окно на этих степенях повышения давления становится таким, что происходит резкое возрастание гидравлических потерь и существенно снижается КПД компрессора (SU 513160 A, 06.05.1976, F 04 C 18/14).

Наиболее близким к заявленному является роторный компрессор, содержащий корпус и размещенную в нем по крайней мере одну ступень с впускными и выпускными окнами, включающую ведущий и ведомый роторы, один из которых выполнен с зубьями и пазами, а другой с впадинами и уплотнительными выступами, профили зубьев, пазов и впадин с уплотнительными выступами содержат участки кривых в параметрическом виде относительно осей X, У в прямоугольной системе координат: эпициклоиды, окружности и удлиненной эпициклоиды (RU 2110699 C1, 15.05.1998, F 04 C 18/08).

При отсутствии значительных пульсаций давления КПД указанного компрессора недостаточно высок.

Описанные аналоги являются общими для всех вариантов изобретения.

Задачей изобретения является улучшение характеристик компрессора, а именно повышение КПД компрессора путем оптимизации профилей рабочих поверхностей.

Указанная задача решена в роторном компрессоре, содержащем корпус и размещенную в нем, по крайней мере, одну ступень с впускным и выпускным окнами, включающую ведущий и ведомый роторы, один из которых выполнен с зубьями и пазами, а другой с впадинами и уплотнительными выступами, профили зубьев, пазов и впадин с уплотнительными выступами содержат участки кривых в параметрическом виде относительно осей X, У в прямоугольной системе координат: эпициклоиды, окружности, удлиненной эпициклоиды, при этом профили зубьев ротора включают участки

- эпициклоиды

х(t₁)=120sin(t₁)+60sin(23,07-2t₁)

у(t₁)=120cos(t₁)-60cos(23,07-2t₁)

0≤ t₁≤ 23,07,

- окружности

х(t₂)=24sint₂

y(t₂)=24cost₂+60

0≤ t₂≤ 78,46,

- удлиненной эпициклоиды

x(t₃)=-120sint₃-78sin(35,85-2t₃)

у(t₃)=120cost₃-78cos(35,85-2t₃)

-40,31≤ t3≤ 35,85,

а профили впадин с уплотнительными выступами содержат участок, который принадлежит профилю уплотнительного выступа

- удлиненной эпициклоиды

х(t₄)=120sint₄+60sin(20,99-2t₄)

у(t₄)=120cost₄-60cos(20,99-2t₄)

-13,15≤ t₄≤ 20,99,

и участки, из которых состоит профиль впадины

- окружности

х(t₅)=-24sint₅

y(t₅)=-24cost₅+60

0≤ t₅≤ 78,46,

-эпициклоиды

x(t₆)=120sint₆-84sin2t₆

у(t₆)=120cost₆-84cos2t₆

-40,31≤ t₆≤ 0,

где х, у - значения координат,

t_1... t₆ - параметры уравнений.

Кроме того, компрессор может содержать дополнительные ведомый и ведущий роторы, выполненные одинаковыми, ось дополнительного ведомого ротора расположена в одной плоскости с осями ведущего и ведомого роторов с образованием двух роторных пар, имеющих один общий ведущий ротор, при этом ведущий ротор имеет три зуба и три паза, а каждый ведомый - три впадины и три уплотнительных выступа с радиусом R_выст=1,125R, где R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, а впускные окна расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом в поперечном сечении компрессора передняя кромка впускного окна совпадает с точкой рабочей камеры, соответствующей точке пересечения цилиндрических поверхностей, а задняя кромка ограничена углом α =120-135° , где α - угол между линией, соединяющий центры роторов и линией радиуса соответствующего ведомого ротора в направлении его вращения.

Кроме того, компрессор может содержать дополнительный ведомый ротор, причем ведомый ротор и дополнительный ведомый ротор выполнены одинаковыми, ось дополнительного ведомого ротора расположена в одной плоскости с осями ведущего и ведомого роторов с образованием двух роторных пар, имеющих один общий ведущий ротор, при этом ведущий ротор имеет четыре зуба и четыре паза, а каждый ведомый - четыре впадины и четыре уплотнительных выступа с радиусом R_выст=1,4R, где R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, а впускные окна расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом в поперечном сечении компрессора передняя кромка впускного окна ограничена углом β =0-15° , задняя - углом

=90-120° , где β - угол от линии радиуса ведущего ротора, проходящей через точку рабочей камеры, соответствующую точке пересечения рабочих поверхностей, в направлении, противоположном направлению его вращения, а

- угол между линией, соединяющей центры роторов, и линией радиуса соответствующего ведомого ротора в направлении его вращения.

Кроме того, компрессор может содержать дополнительную роторную пару, причем роторная пара и дополнительная роторная пара выполнены одинаковыми, два ведущих ротора имеют три зуба и три паза, а два ведомых ротора имеют три впадины и три уплотнительных выступа с радиусом R_выст=1,4R, где R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, в поперечном сечении компрессора точки, соответствующие осям роторов, расположены по вершинам квадрата со стороной длиной S=2R, все сечение выполнено симметричным относительно центра, соответствующего точке пересечения диагоналей квадрата, а впускные окна расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом передняя кромка впускного окна расположена в диапазоне угла μ =60-80° , а задняя - в диапазоне угла ν =60-80° , где μ - угол между линией, соединяющей центры роторов соответствующей роторной пары, и линией радиуса соответствующего ведущего ротора в направлении его вращения, a ν - угол между линией, соединяющей центры роторов соответствующей роторной пары, и линией радиуса соответствующего ведомого ротора в направлении его вращения.

Кроме того, выпускное окно может быть расположено с торцовой стороны каждой роторной пары, и профиль его содержит дуги окружностей с радиусами r₁, r₂, r₃ и r₄, причем центр окружностей радиусов r₁ и r₂ совпадает с осью ведомого ротора, центр окружности радиуса r₃ совпадает с осью ведущего ротора, а центр окружности радиуса r₄ расположен на дуге окружности радиуса R в пределах угла γ =200-280° от вертикальной оси корпуса.

Кроме того, компрессор может содержать дополнительное выпускное окно с противоположной торцовой стороны роторной пары, расположенное симметрично первому относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения.

Кроме того, компрессор может быть выполнен двухступенчатым, причем роторы смежных ступеней смещены на 90° в направлении их вращения, а осевые линии совпадают.

Кроме того, компрессор может быть снабжен теплообменником, через который выпускное окно предыдущей ступени соединено с впускным окном последующей ступени.

Кроме того, компрессор может быть снабжен соединенным с ротором и расположенным вне корпуса вентилятором теплообменника.

Кроме того, зубья ротора могут быть выполнены плавающими.

Кроме того, боковые поверхности роторов могут быть покрыты антифрикционным самосмазывающимся материалом.

Кроме того, роторы могут быть выполнены из керамики или металлокерамики.

Указанная задача также решена в роторном компрессоре, содержащем корпус с образованной цилиндрическими поверхностями рабочей камерой и размещенную в ней по крайней мере одну ступень с впускным и выпускным окнами, включающую роторную пару, состоящую из ведущего и ведомого роторов, один из которых выполнен с зубьями и пазами, а другой - с впадинами и уплотнительными выступами, профили зубьев ротора содержат участки кривых в параметрическом виде относительно осей X, У в прямоугольной системе координат: эпициклоиды и окружности, а профили впадин с уплотнительными выступами содержат участки кривых в параметрическом виде относительно осей X, Y в прямоугольной системе координат: эпициклоиды, удлиненной эпициклоиды, окружности, при этом профили зубьев ротора включают участки

- эпициклоиды

х(t₇)=120sint₇+60sin(23,07-2t₇)

y(t₇)=120cost₇-60cos(23,07-2t₇)

0≤ t₇≤ 23,07,

- окружности

x(t₈)=24sint₈

y(t₈)=24cost₈+60

0≤ t₈≤ 76,46,

а профили впадин с уплотнительными выступами включают участок, который принадлежит профилю уплотнительного выступа

- эпициклоиды

x(t₉)=120sint₉+60sin(20,99-2t₉)

y(t₉)=120cost₉-60cos(20,99-2t₉)

-13,15≤ t9≤ 20,99,

и участки, которые принадлежат впадине

- удлиненной эпициклоиды

x(t₁₀)=120sint₁₀-84sin2t₁₀

y(t₁₀)=120cost₁₀-84cos2t₁₀

-40,31≤ t₁₀≤ 0,

- окружности

x(t₁₁)=-24sint₁₁

y(t₁₁)=-24cost₁₁+60

0≤ t₁₁≤ 78,46,

где х, у - значения координат,

t_7... t₁₁ - параметры уравнений.

Кроме того, профиль паза ротора может включать участки

- удлиненной эпициклоиды

x(t₁₂)=120sint₁₂+60sin(20,99-2t₁₂)

y(t₁₂)=120cost₁₂-60cos(20,99-2t₁₂)

13,15≤ t₁₂≤ 20,99,

- окружности

x(t₁₃)=24Rsint₁₃

y(t₁₃)=24Rcost₁₃+60

0≤ t₁₃≤ 78,46,

- удлиненной эпициклоидыx

(t₁₄)=120sint₁₄-84sin2t₁₄

y(t₁₄)=120cost₁₄-84cos2t₁₄

40,31≤ t₁₄≤ 0,

где t₁₂... t₁₄, - параметры уравнений.

Кроме того, компрессор может содержать дополнительный ведомый ротор, причем ведомый ротор и дополнительный ведомый ротор выполнены одинаковыми, ось дополнительного ведомого ротора расположена в одной плоскости с осями ведущего и ведомого роторов с образованием двух роторных пар, имеющих один общий ведущий ротор, при этом ведущий ротор имеет три зуба и три паза, а каждый ведомый - три впадины и три уплотнительных выступа с радиусом R_выст=1,125R, где R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, а впускные окна расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом в поперечном сечении компрессора передняя кромка впускного окна совпадает с точкой рабочей камеры, соответствующей точке пересечения цилиндрических поверхностей, а задняя кромка ограничена углом α =120-135° , где α - угол между линией, соединяющей центры роторов, и линией радиуса соответствующего ведомого ротора в направлении его вращения.

Кроме того, компрессор может содержать дополнительный ведомый ротор, причем ведомый ротор и дополнительный ведомый ротор выполнены одинаковыми, ось дополнительного ведомого ротора расположена в одной плоскости с осями ведущего и ведомого роторов с образованием двух роторных пар, имеющих один общий ведущий ротор, при этом ведущий ротор имеет четыре зуба и четыре паза, а каждый ведомый - четыре впадины и четыре уплотнительных выступа с радиусом R_выст=1,4R, где R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, а впускные окна расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом в поперечном сечении компрессора передняя кромка впускного окна ограничена углом β =0-15° , задняя - углом

=90-120° , где β - угол от линии радиуса ведущего ротора, проходящей через точку рабочей камеры, соответствующую точке пересечения рабочих поверхностей, в направлении, противоположном направлению его вращения, а

- угол между линией, соединяющей центры роторов, и линией радиуса соответствующего ведомого ротора в направлении его вращения.

Кроме того, компрессор может содержать дополнительную роторную пару, причем роторная пара и дополнительная роторная пара выполнены одинаковыми, два ведущих ротора имеют три зуба и три паза, а два ведомых ротора имеют три впадины и три уплотнительных выступа с радиусом R_выст=1,4R, где R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, в поперечном сечении компрессора точки, соответствующие осям роторов, расположены по вершинам квадрата со стороной длиной S=2R, а все сечение выполнено симметричным относительно центра, соответствующего точке пересечения диагоналей квадрата, а впускные окна расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом передняя кромка впускного окна расположена в диапазоне угла μ =60-80° , а задняя - в диапазоне угла ν =60-80° , где μ - угол между линией, соединяющей центры роторов соответствующей роторной пары, и линией радиуса соответствующего ведущего ротора в направлении его вращения, a ν - угол между линией, соединяющей центры роторов соответствующей роторной пары, и линией радиуса соответствующего ведомого ротора в направлении его вращения.

Кроме того, выпускное окно может быть расположено с торцовой стороны каждой роторной пары, и профиль его содержит дуги окружностей с радиусами r₁, r₂, r₃, r₄, причем центр окружностей радиусов r₁ и r₂ совпадает с осью ведомого ротора, центр окружности радиуса r₃ совпадает с осью ведущего ротора, а центр окружности радиуса r₄ расположен на дуге окружности радиуса R в пределах угла γ =200-280° от вертикальной оси корпуса.

Кроме того, компрессор может содержать дополнительное выпускное окно с противоположной стороны роторной пары, расположенное симметрично первому относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения.

Кроме того, компрессор может быть выполнен многоступенчатым, причем роторы смежных ступеней смещены на 90° в направлении их вращения, а осевые линии совпадают.

Кроме того, компрессор может быть снабжен теплообменником, через который выпускное окно предыдущей ступени соединено с впускным окном последующей ступени.

Кроме того, компрессор может быть снабжен соединенным с ротором и расположенным вне корпуса вентилятором теплообменника.

Кроме того, зубья ротора могут быть выполнены плавающими.

Кроме того, боковые поверхности роторов могут быть покрыты антифрикционным самосмазывающимся материалом.

Кроме того, ведущий и ведомый роторы могут быть выполнены из керамики или металлокерамики.

Указанная задача решена в роторном компрессоре, содержащем корпус и размещенную в нем по крайней мере одну ступень с впускным и выпускным окнами, включающую ведущий и ведомый роторы, один из которых выполнен с зубьями, а другой - с впадинами, при этом профиль зубьев ротора содержит участки кривых в параметрическом виде относительно осей X, У в прямоугольной системе координат: эпициклоиды и окружности, а профиль впадин содержит участки кривых в параметрическом виде относительно X, Y в прямоугольной системе координат: удлиненной эпициклоиды, окружности, при этом наружные диаметры роторов выполнены одинаковыми, каждый ротор содержит зубья и впадины, профили которых выполнены одинаковыми, причем профиль зуба и впадины имеет общую точку и состоит из участков кривых: профиль зуба ротора

- эпициклоиды

x(t₁₅)=120sint₁₅+60sin(23,07-2t₁₅)

y(t₁₅)=120cost₁₅-60cos(23,07-2t₁₅)

0≤ t₁₅≤ 23,07,

- окружности

x(t₁₆)=24sint₁₆

y(t₁₆)=24cost₁₆+60

0≤ t₁₆≤ 78,46,

профиль впадины ротора

- удлиненной эпициклоиды

x(t₁₇)=-120sint₁₇+84sin2t₁₇

y(t₁₇)=120cost₁₇-84cos2t₁₇

-44,41≤ t₁₇≤ 0,

- окружности

x(t_l8)=-24sint₁₈

y(t₁₈)=-24cost₁₈+60,

где х, у - значения координат,

t₁₅... t₁₈ - параметры уравнений.

Кроме того, компрессор может содержать дополнительный ведомый ротор, причем ведомый ротор и дополнительный ведомый ротор выполнены одинаковыми, ось дополнительного ведомого ротора расположена в одной плоскости с осями ведущего и ведомого роторов с образованием двух роторных пар, имеющих один общий ведущий ротор, при этом ведущий ротор имеет три зуба и три паза, а каждый ведомый - три впадины и три уплотнительных выступа с радиусом R_выст=1,125R, где R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, впускные окна расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом в поперечном сечении компрессора передняя кромка впускного окна совпадает с точкой рабочей камеры, соответствующей точке пересечения цилиндрических поверхностей, а задняя кромка ограничена углом α =120-135° , где α - угол между линией, соединяющий центры роторов и линией радиуса соответствующего ведомого ротора в направлении его вращения.

Кроме того, компрессор может содержать дополнительный ведомый ротор, причем ведомый ротор и дополнительный ведомый ротор выполнены одинаковыми, ось дополнительного ведомого ротора расположена в одной плоскости с осями ведущего и ведомого роторов с образованием двух роторных пар, имеющих один общий ведущий ротор, при этом ведущий ротор имеет четыре зуба и четыре паза, а каждый ведомый - четыре впадины и четыре уплотнительных выступа с радиусом R_выст=1,4R, где R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, а впускные окна расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом в поперечном сечении компрессора передняя кромка впускного окна ограничена углом β =0-15° , задняя - углом ϑ =90-120° , где β - угол от линии радиуса ведущего ротора, проходящей через точку рабочей камеры, соответствующую точке пересечения рабочих поверхностей в направлении, противоположном направлению его вращения,

- угол между линией, соединяющей центры роторов, и линией радиуса соответствующего ведомого ротора в направлении его вращения.

Кроме того, компрессор может содержать дополнительную роторную пару, причем роторная пара и дополнительная роторная пара выполнены одинаковыми, два ведущих ротора имеют три зуба и три паза, а два ведомых ротора имеют три впадины и три уплотнительных выступа с радиусом R_выст=1,4R, где R – обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, в поперечном сечении компрессора точки, соответствующие осям роторов, расположены по вершинам квадрата со стороной длиной S=2R, все сечение выполнено симметричным относительно центра, соответствующего точке пересечения диагоналей квадрата, а впускные окна расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом передняя кромка впускного окна расположена в диапазоне угла μ =60-80° , а задняя - в диапазоне угла ν =60-80° , где μ - угол между линией, соединяющей центры роторов соответствующей роторной пары, и линией радиуса соответствующего ведущего ротора в направлении его вращения, a ν - угол между линией, соединяющей центры роторов соответствующей роторной пары, и линией радиуса соответствующего ведомого ротора в направлении его вращения.

Кроме того, выпускное окно может быть расположено с торцовой стороны каждой роторной пары и профиль его содержит дуги окружностей с радиусами r₁, r₂, r₃, r₄, причем центр окружностей радиусов r₁ и, r₂ совпадает с осью ведомого ротора, центр окружности радиуса r₃ совпадает с осью ведущего ротора, а центр окружности радиуса r₄ расположен на дуге окружности радиуса R в пределах угла γ =200-280° от вертикальной оси корпуса.

Кроме того, компрессор может содержать дополнительное выпускное окно с противоположной торцовой стороны роторной пары, расположенное симметрично первому относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения.

Кроме того, компрессор выполнен многоступенчатым, причем роторы смежных ступеней смещены на 90° в направлении их вращения, а осевые линии совпадают.

Кроме того, компрессор может быть снабжен теплообменником, через который выпускное окно предыдущей ступени соединено с впускным окном последующей ступени.

Кроме того, компрессор может быть снабжен соединенным с ротором и расположенным вне корпуса вентилятором теплообменника.

Кроме того, зубья ротора могут быть выполнены плавающими.

Кроме того, боковые поверхности роторов могут быть покрыты антифрикционным самосмазывающимся материалом.

Кроме того, ведущий и ведомый роторы могут быть выполнены из керамики или металлокерамики.

Кроме того, ведущий и ведомый роторы могут быть закреплены на шпонках, причем ведущий ротор выполняется в сборе со ступицей, ротор может вращаться относительно ступицы для выставления профильного зазора между роторами.

Кроме того, компрессор может быть снабжен встроенной повышающей зубчатой передачей.

Сущность изобретения поясняется чертежами фиг.1-12, где на фиг.1 показан продольный разрез двухступенчатого компрессора, на фиг.2 - поперечный разрез А-А компрессора по варианту I, на фиг.3 - поперечный разрез А-А компрессора по варианту II, на фиг.4 - внешний вид двухступенчатого компрессора, на фиг.5 - роторная пара по варианту I, на фиг.6 - роторная пара по варианту I, на фиг.7 - роторная пара по варианту II, на фиг.8 - роторная пара по варианту III, на фиг.9 - поперечные сечения компрессора по варианту I с дополнительными роторами, на фиг.10 - поперечные сечения компрессора по варианту II с дополнительными роторами, на фиг.11 - поперечные сечения компрессора по варианту III с дополнительными роторами, на фиг.12 – сборка ведущего ротора с изменяющимся профильным зазором.

Корпус роторного прямозубого компрессора выполнен из трех герметично отделенных корпусных узлов: центрального 1, узла 2 компрессорной первой ступени с рабочей камерой 3 и узла 4 компрессорной второй ступени с образованной цилиндрическими поверхностями рабочей камерой 5. Компрессорные узлы 2 и 4 отделены от центрального корпуса 1 плитами 6, 7, на которых закреплены опоры 8, 9, входящие в расточки центрального корпуса 1. В гнездах опор 8, 9 установлены шарикоподшипники 10, 11, в которых установлены ведущий вал 12 и ведомый вал 13, связанные синхронизирующей косозубой передачей 14 с мелким модулем (не больше 2).

На концах валов 12 и 13 закреплены ведущие (ВЩ) 15 и 16 и ведомые (ВМ) 17 и 18 роторы. Ведущие роторы 15, 16 имеют зубья и перед ними по ходу вращения пазы. Ведомые роторы 17, 18 имеют впадины с уплотнительными выступами. Ведущие роторы 15, 16 могут быть выполнены разборными, состоящими из тела ротора и двух или более плавающих зубьев, установленных в пазах ротора (фиг.3). Зубья ведущих роторов 15, 16 при выполнении их плавающими поджимаются пружинами 19, установленными в теле роторов. Поверхности роторов могут быть покрыты антифрикционными материалами. Роторы могут быть выполнены из керамики или металлокерамики. Для получения возможности регулирования взаимного расположения роторов 15, 16, 17, 18 друг относительно друга и регулирования боковых зазоров предусмотрена синхронизирующая передача 14 и диски 20, 21, с помощью которых роторы 15, 16 закреплены на ведущем валу. С наружных сторон камеры 2 и 4 закрываются крышками 22, 23. С целью повышения конечного давления и изменения расходной характеристики компрессора со стороны ведомых роторов в крышках 22, 23 выполнены выпускные окна 24, 25. Крышки 22, 23 могут быть сменными с различными сечениями выпускных окон.

Компрессор может содержать дополнительные выпускные окна (не показано) с противоположной торцовой стороны роторной пары, расположенные симметрично первым относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения.

Положение выпускных окон 24, 25 относительно роторов 17, 18 и крышек 22, 23 фиксируется затяжкой болтов 26 крепления крышек 22, 23. Кроме этого в корпусе выполнены нагнетательные 27, 28 и всасывающие 29, 30 патрубки.

В двухступенчатом компрессоре роторы 15 и 17 смещены относительно роторов 16 и 18 на 90° в направлении их вращения. Компрессор (фиг.4) может быть снабжен теплообменником 31, установленном в магистрали 32, соединяющей нагнетательный патрубок 28 первой ступени с всасывающим патрубком 30 второй ступени. Перед теплообменником 31 расположен вентилятор 33, соединенный с валом 12 ротора 15. В качестве привода компрессора использован электродвигатель 34, соединенный с валом 12 через муфту 35. На входе в компрессор установлен фильтр 36. На выходе из компрессора установлен обратный клапан 37.

Ведущие 15, 16 и ведомые 17, 18 роторы могут быть выполнены из материала с малым коэффициентом линейного расширения, в частности из керамики или металлокерамики.

Роторы 15, 16 имеют заглушки 38 и два вставных зуба из прирабатываемого материала. Для регулировки профильного зазора между роторами 15, 17 и 16, 18 предусмотрена ступица 39, имеющая с валом шпоночное соединение с фиксирующими гайками 40. После окончательной установки профильных зазоров предусмотрены штифты 41.

Согласно варианту I (фиг.5) ведущий ротор 15 (16) выполнен с зубьями и пазами, а ведомый 17 (18) - с впадинами и уплотнительными выступами. Профили зубьев, пазов и впадин с уплотнительными выступами содержат участки кривых в параметрическом виде относительно осей X, У в прямоугольной системе координат, профили зубьев ротора включают участки

- эпициклоиды B₁C₁

х(t₁)=120sin(t₁)+60sin(23,07-2t₁)

у(t₁)=120cos(t₁)-60cos(23,07-2t₁)

0≤ t₁≤ 23,07,

- окружности C₁D₁

х(t₁)=24sint₂

y(t₂)=24cost₂+60

0≤ t₂≤ 78,46,

- удлиненной эпициклоиды D₁E₁

x(t₃)=-120sint₃-78sin(35,85-2t₃)

у(t₃)=120cost₃-78cos(35,85-2t₃)

-40,31≤ t3≤ 35,85,

а профили впадин с уплотнительными выступами содержат участок, который принадлежит профилю уплотнительного выступа

- удлиненной эпициклоиды F₁G₁

х(t₄)=120sint₄+60sin(20,99-2t₄)

у(t₄)=120cost₄-60cos(20,99-2t₄)

-13,15≤ t₄≤ 20,99,

и участки, из которых состоит профиль впадины

- окружности H₁K₁

х(t₅)=-24sint₅

y(t₅)=-24cost₅+60

0≤ t5≤ 78,46,

- эпициклоиды K₁L₁

x(t₆)=120sint₆-84sin2t₆

у(t₆)=120cost₆-Rcos2t₆

-40,31≤ t₆≤ 0,

где х, у - значения координат,

t_1... t₆ - параметры уравнений.

Выпускное окно 24(25) ступени компрессора расположено с торцовой стороны роторной пары и профиль его содержит дуги окружностей с радиусами r₁, r₂, r₃ и r₄, причем центр окружностей радиусов r₁ и r₂ совпадает с осью ведомого ротора 17 (18), центр окружности радиуса r₃ совпадает с осью ведущего ротора 15 (16), а центр окружности радиуса r₄ расположен на дуге окружности радиуса R в пределах угла γ =200-280° от вертикальной оси корпуса, проходящий через ось ведомого ротора 17 (18) (фиг.5).

Согласно варианту II (фиг.6, 7) профили зубьев, пазов и впадин с уплотнительными выступами ведущего 15 (16) и ведомого 17 (18) ротора содержат следующие участки кривых:

профили зубьев включают участки

- эпициклоиды B₂C₂

х(t₇)=120sin(t₇)+60sin(23,07-2t₇)

у(t₇)=120cos(t₇)-60cos(23,07-2t₇)

0≤ t₇≤ 23,07,

- окружности C₂D₂

х(t₈)=24sint₈

y(t₈)=24cost₈+60

0≤ t₈≤ 78,46,

а профили впадин с уплотнительными выступами содержат участок, который принадлежит профилю уплотнительного выступа

- эпициклоиды F₂G₂

х(t₉)=120sint₉+60sin(20,99-2t₉)

у(t₉)=120cost₉-60cos(20,99-2t₉)

-13,15≤ t₉≤ 20,99,

и участки, которые принадлежат впадине

- удлиненной эпициклоиды H₂K₂

x(t₁₀)=-120sint₁₀-84sin2t₁₀

у(t₁₀)=120cost₁₀-Rcos2t₁₀

-40,31≤ t₁₀≤ 0,

- окружности K₂L₂

x=(t₁₁)=-24sint₁₁

y(t₁₁)=-24cost₁₁+60

0≤ t₁₁≤ 78,46,

где х, у - значения координат,

t_8... t₁₁ - параметры уравнений,

профиль паза ротора (фиг.7) включает участки

- удлиненной эпициклоиды D₂V₂

x(t₁₂)=120sint₁₂+60sin(20,99-2t₁₂)

y(t₁₂)=120cost₁₂-60cos(20,99-2t₁₂)

-13,15≤ t₁₂≤ 20,99,

- окружности V₂T₂

x(t₁₃)=24sint₁₃

y(p₇)=24cost₁₃+60

0≤ t₁₃≤ 78,46,

- удлиненной эпициклоиды T₂M₂

x(t₁₄)=120sint₁₄-84sin2t₁₄

y(t₁₄)=120cost₁₄-84cos2t₁₄

-40,31≤ t₁₄≤ 0,

где t₁₄... t₁₄ - параметры уравнений.

Выпускное окно расположено с торцовой стороны роторной пары, и профиль его содержит дуги окружностей с радиусами r₁, r₂, r₃ и r₄, причем центр окружностей радиусов r₁ и r₂ совпадает с осью ведомого ротора 17 (18), центр окружности радиуса r₃ совпадает с осью ведущего ротора 15 (16), а центр окружности радиуса r₄ расположен на дуге окружности радиуса R в пределах угла γ =200-280° от вертикальной оси корпуса, проходящей через ось ведомого ротора 17 (18).

Согласно варианту III (фиг.8) наружные диаметры роторов 15 (16) и 17 (18) выполнены одинаковыми, каждый ротор содержит зубья и впадины, профили которых выполнены одинаковыми, имеют общую точку D₃ и включают следующие участки кривых профиля зуба:

- эпициклоиды В₃С₃

x(t₁₅)=120sint₁₅+60sin(23,07-2t₁₅)

y(t₁₅)=120cost₁₅-60cos(23,07-2t₁₅)

0≤ t₁₅≤ 23,07,

- окружности С₃D₃

x(t₁₆)=24sint₁₆

y(t₁₆)=24cost_l6+60

0≤ t₁₆≤ 78,46,

профиль впадины ротора

- удлиненной эпициклоиды D₃Е₃

x(t₁₇)=-120sint₁₇+84sin2t₁₇

y(t₁₇)=120cost₁₇-84cos2t₁₇

-44,4≤ t₁₇≤ 0,

- окружности Е₃М₃

x(t₁₈)=-24sint₁₈

y(t_l8)=-24cost₁₈+60,

где х, у - значения координат,

t₁₅... t₁₈ - параметры уравнений.

Выпускное окно расположено с торцовой стороны роторной пары, и профиль его содержит дуги окружностей с радиусами r₁, r₂, r₃ и r₄, причем центр окружностей радиусов r₁ и r₂ совпадает с осью ведомого ротора 17 (18), центр окружности радиуса r₃ совпадает с осью ведущего ротора 15 (16), а центр окружности r₄ расположен на дуге окружности радиуса R в пределах угла γ =200-280° от вертикальной оси корпуса, проходящей через ось ведомого ротора 17 (18).

На фиг.9-11 показано различное выполнение компрессора с профилями рабочих поверхностей роторов по вариантам I-III с дополнительными роторами.

Согласно фиг.9 компрессор содержит дополнительный ведомый ротор 38, причем ведомый ротор 17 и дополнительный ведомый ротор 38 выполнены одинаковыми, ось дополнительного ведомого ротора расположена в одной плоскости с осями ведущего 15 и ведомого 17 роторов с образованием двух роторных пар, имеющих один общий ведущий ротор 12, при этом ведущий ротор 15 имеет три зуба и три паза, а каждый ведомый - три впадины и три уплотнительных выступа с радиусом R_выст=1,125R, где R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, а впускные окна 39 расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры 3, при этом в поперечном сечении компрессора передняя кромка впускного окна совпадает с точкой рабочей камеры, соответствующей точке пересечения цилиндрических поверхностей, а задняя кромка ограничена углом α =120-135° , где α - угол между линией, соединяющий центры роторов, и линией радиуса соответствующего ведомого ротора 17 (18) в направлении его вращения.

Согласно фиг.10 компрессор может содержать дополнительный ведомый ротор 38, причем ведомый ротор 17 и дополнительный ведомый ротор 38 выполнены одинаковыми, ось дополнительного ведомого ротора 38 расположена в одной плоскости с осями ведущего 15 и ведомого 17 роторов с образованием двух роторных пар, имеющих один общий ведущий ротор 15, при этом ведущий ротор имеет четыре зуба и четыре паза, а каждый ведомый - четыре впадины и четыре уплотнительных выступа с радиусом R_выст=1,4R, где R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, а впускные окна 39 расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры 3, при этом в поперечном сечении компрессора передняя кромка впускного окна 39 ограничена углом β =0-15° , а задняя - углом ϑ =90-120° , где ϑ - угол от линии радиуса ведущего ротора 15, проходящей через точку рабочей камеры 3, соответствующую точке Р пересечения рабочих поверхностей в направлении, противоположном направлению его вращения, а ϑ - угол между линией, соединяющей центры роторов, и линией радиуса соответствующего ведомого ротора 17 (18) в направлении его вращения.

Согласно фиг.11 компрессор содержит дополнительную роторную пару, причем роторная пара и дополнительная роторная пара выполнены одинаковыми, два ведущих ротора 15 имеют три зуба и три паза, а два ведомых ротора 17 имеют три впадины и три уплотнительных выступа с радиусом R_выст=1,4R где R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, в поперечном сечении компрессора точки, соответствующие осям роторов, расположены по вершинам квадрата со стороной длиной S=2R, а все сечение выполнено симметричным относительно центра, соответствующего точке J пересечения диагоналей квадрата, а впускные окна 39 расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры 3, при этом передняя кромка впускного окна 39 расположена в диапазоне угла μ =60-80° , а задняя – в диапазоне угла ν =60-80° , где μ - угол между линией, соединяющей центры роторов соответствующей роторной пары, и линией радиуса ведущего ротора 15 в направлении его вращения, a ν - угол между линией, соединяющей центры роторов соответствующей роторной пары, и линией радиуса ведомого ротора 17 в направлении его вращения.

Роторный компрессор работает следующим образом. Атмосферный воздух подается через всасывающие патрубки 29, 30 в рабочие камеры 3, 5 корпусных узлов 2, 4 первой и второй ступеней, попадает в образуемые зубьями ведущего ротора и уплотнительными выступами ведомого ротора замкнутые рабочие ячейки, объем которых изменяется от максимального значения до нуля. Сначала проходит процесс переноса газа в рабочих ячейках до момента объединения ячейки 15 и ячейки ведомого 17 (38) ротора. Затем газ сжимается до момента, когда передняя кромка В впадины ведомых роторов 17 (38) совместится с кромкой Б нагнетания 24, после чего проходит процесс нагнетания до момента, когда объем ячейки станет равным нулю. Таким образом, в ячейке осуществляется цикл сжатия рабочего газа, сопровождающийся всасыванием газа через впускные окна 39 и выталкиванием газа в нагнетательный патрубок 28 через выпускные окна 24, 25.

Частота вращения роторов 16, 18 второй ступени может изменяться независимо от первой ступени за счет изменения передаточного отношения передачи 41. Боковые зазоры в зацеплении роторов первой и второй ступени обеспечиваются синхронизирующей передачей 14, состоящей из двух косозубых шестерен с мелким модулем (не больше 2). Изменяя число прокладок между шестернями и радиально-упорными подшипниками 10, 11, можно сдвигать в осевом направлении одну шестерню относительно другой и таким образом регулировать боковые зазоры роторов 15, 16, поскольку при осевом перемещении косозубой шестерни одного ротора другая шестерня и связанный с ней ротор поворачиваются на некоторый угол.

Степень сжатия компрессора определяется площадью сечения выпускного окна 24 или 25 путем изменения величины угла ν .

В двухступенчатом компрессоре для повышения степени сжатия нагнетаемый воздух из первой ступени охлаждают в теплообменнике 31 перед входом его во вторую ступень. Эффект охлаждения обеспечивает вентилятор 33.

Данный компрессор предназначен для работы в составе различного оборудования, использующего сжатый воздух, не содержащий смазочных масел.

Отсутствие масел в воздухе позволяет использовать компрессор для получения чистого кислорода в медицине, пищевой и химической промышленности.

Claims (39)

1. Роторный компрессор, содержащий корпус и размещенную в нем по крайней мере одну ступень с впускным и выпускным окнами, включающую ведущий и ведомый роторы, один из которых выполнен с зубьями и пазами, а другой - с впадинами и уплотнительными выступами, профили зубьев, пазов и впадин с уплотнительными выступами содержат участки кривых в параметрическом виде относительно осей X, Y в прямоугольной системе координат: эпициклоиды, окружности, удлиненной эпициклоиды, отличающийся тем, что профили зубьев ротора включают участки

эпициклоиды:

х(t₁)=120sin(t₁)+60sin(23,07-2t₁);

у(t₁)=120cos(t₁)-60cos(23,07-2t₁);

0≤ t₁≤ 23,07,

окружности:

х(t₂)=24sint₂;

y(t₂)=24cost₂+60;

0≤ t₂≤ 78,46,

удлиненной эпициклоиды:

x(t₃)=-120sint₃-78sin(35,85-2t₃);

у(t₃)=120cost₃-78cos(35,85-2t₃);

-40,31≤ t3≤ 35,85,

а профили впадин с уплотнительными выступами содержат участок, который принадлежит профилю уплотнительного выступа,

удлиненной эпициклоиды:

х(t₄)=120sint₄+60sin(20,99-2t₄);

у(t₄)=120cost₄-60cos(20,99-2t₄);

-13,15≤ t₄≤ 20,99

и участки, из которых состоит профиль впадины

окружности

х(t₅)=-24sint₅;

y(t₅)=-24cost₅+60;

0≤ t₅≤ 78,46,

эпициклоиды:

x(t₆)=120sint₆-84sin2t₆;

у(t₆)=120cost₆-84cos2t₆;

-40,31≤ t₆≤ 0,

где х, у - значения координат;

t₁...t₆ - параметры уравнений.

2. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что он содержит дополнительные ведомый и ведущий роторы, выполненные одинаковыми, ось дополнительного ведомого ротора расположена в одной плоскости с осями ведущего и ведомого роторов с образованием двух роторных пар, имеющих один общий ведущий ротор, при этом ведущий ротор имеет три зуба и три паза, а каждый ведомый - три впадины и три уплотнительных выступа с радиусом R_выст=1,125R, где R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, а впускные окна расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом в поперечном сечении компрессора передняя кромка впускного окна совпадает с точкой рабочей камеры, соответствующей точке пересечения цилиндрических поверхностей, а задняя кромка ограничена углом α =120-135°, где α - угол между линией, соединяющий центры роторов, и линией радиуса соответствующего ведомого ротора в направлении его вращения.

3. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что он содержит дополнительный ведомый ротор, причем ведомый ротор и дополнительный ведомый ротор выполнены одинаковыми, ось дополнительного ведомого ротора расположена в одной плоскости с осями ведущего и ведомого роторов с образованием двух роторных пар, имеющий один общий ведущий ротор, при этом ведущий ротор имеет четыре зуба и четыре паза, а каждый ведомый - четыре впадины и четыре уплотнительных выступа с радиусом R_выст=1,4R, где R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, а впускные окна расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом в поперечном сечении компрессора передняя кромка впускного окна ограничена углом β =0-15°, задняя - углом

=90-120°, где β - угол от линии радиуса ведущего ротора, проходящей через точку рабочей камеры, соответствующую точке пересечения рабочих поверхностей, в направлении, противоположном направлению его вращения, а

- угол между линией, соединяющей центры роторов, и линией радиуса соответствующего ведомого ротора в направлении его вращения.

4. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что он содержит дополнительную роторную пару, причем роторная пара и дополнительная роторная пара выполнены одинаковыми, два ведущих ротора имеют три зуба и три паза, а два ведомых ротора имеют три впадины и три уплотнительных выступа с радиусом R_выст=1,4R, где R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, в поперечном сечении компрессора точки, соответствующие осям роторов, расположены по вершинам квадрата со стороной длиной S=2R, все сечение выполнено симметричным относительно центра, соответствующего точке пересечения диагоналей квадрата, а впускные окна расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом передняя кромка впускного окна расположена в диапазоне угла μ =60-80°, а задняя - в диапазоне угла ν =60-80°, где μ - угол между линией, соединяющей центры роторов соответствующей роторной пары, и линией радиуса соответствующего ведущего ротора в направлении его вращения, a ν - угол между линией, соединяющей центры роторов соответствующей роторной пары, и линией радиуса соответствующего ведомого ротора в направлении его вращения.

5. Компрессор по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что выпускное окно расположено с торцовой стороны каждой роторной пары и профиль его содержит дуги окружностей с радиусами r₁, r₂, r₃ и r₄, причем центр окружностей радиусов r₁ и r₂ совпадает с осью ведомого ротора, центр окружности радиуса r₃ совпадает с осью ведущего ротора, а центр окружности радиуса r₄ расположен на дуге окружности радиуса R в пределах угла γ =200-280° от вертикальной оси корпуса.

6. Компрессор по п.5, отличающийся тем, что он содержит дополнительное выпускное окно с противоположной торцовой стороны роторной пары, расположенное симметрично первому относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения.

7. Компрессор по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что он выполнен двухступенчатым, причем роторы смежных ступеней смещены на 90° в направлении их вращения, а осевые линии совпадают.

8. Компрессор по п.7, отличающийся тем, что он снабжен теплообменником, через который выпускное окно предыдущей ступени соединено с впускным окном последующей ступени.

9. Компрессор по п.8, отличающийся тем, что снабжен соединенным с ротором и расположенным вне корпуса вентилятором теплообменника.

10. Компрессор по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что зубья ротора выполнены плавающими.

11. Компрессор по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что боковые поверхности роторов покрыты антифрикционным самосмазывающимся материалом.

12. Компрессор по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что роторы выполнены из керамики или металлокерамики.

13. Роторный компрессор, содержащий корпус с образованной цилиндрическими поверхностями рабочей камерой и размещенную в ней по крайней мере одну ступень с впускным и выпускным окнами, включающую роторную пару, состоящую из ведущего и ведомого роторов, один из которых выполнен с зубьями и пазами, а другой - с впадинами и уплотнительными выступами, профили зубьев ротора содержат участки кривых в параметрическом виде относительно осей X, Y в прямоугольной системе координат: эпициклоиды и окружности, а профили впадин с уплотнительными выступами содержат участки кривых в параметрическом виде относительно осей X, Y в прямоугольной системе координат: эпициклоиды, удлиненной эпициклоиды, окружности, отличающийся тем, что профили зубьев ротора включают участки

эпициклоиды:

х(t₇)=120sint₇+60sin(23,07-2t₇);

y(t₇)=120cost₇-60cos(23,07-2t₇);

0≤ t₇≤ 23,07,

окружности:

x(t₈)=24sint₈;

y(t₈)=24cost₈+60;

0≤ t₈≤ 76,46,

а профили впадин с уплотнительными выступами включают участок, который принадлежит профилю уплотнительного выступа,

эпициклоиды:

x(t₉)=120sint₉+60sin(20,99-2t₉);

y(t₉)=120cost₉-60cos(20,99-2t₉);

-13,15≤ t9≤ 20,99,

и участки, которые принадлежат впадине

удлиненной эпициклоиды;

x(t₁₀)=120sint₁₀-84sin2t₁₀;

y(t₁₀)=120cost₁₀-84cos2t₁₀;

-40,31≤ t₁₀≤ 0,

окружности:

x(t₁₁)=-24sint₁₁;

y(t₁₁)=-24cost₁₁+60;

0≤ t₁₁≤ 78,46,

где х, у - значения координат;

t₇...t₁₁ - параметры уравнений.

14. Компрессор по п.13, отличающийся тем, что профиль паза ротора включает участки

удлиненной эпициклоиды:

x(t₁₂)=120sint₁₂+60sin(20,99-2t₁₂);

y(t₁₂)=120cost₁₂-60cos(20,99-2t₁₂);

13,15≤ t₁₂≤ 20,99,

окружности:

x(t₁₃)=24Rsint₁₃;

y(t₁₃)=24Rcost₁₃+60;

0≤ t₁₃≤ 78,46,

удлиненной эпициклоиды:

x(t₁₄)=120sint₁₄-84sin2t₁₄;

y(t₁₄)=120cost₁₄-84cos2t₁₄;

40,31≤ t₁₄≤ 0,

где t₁₂...t₁₄ - параметры уравнений.

15. Компрессор по п.13, отличающийся тем, что он содержит дополнительный ведомый ротор, причем ведомый ротор и дополнительный ведомый ротор выполнены одинаковыми, ось дополнительного ведомого ротора расположена в одной плоскости с осями ведущего и ведомого роторов с образованием двух роторных пар, имеющих один общий ведущий ротор, при этом ведущий ротор имеет три зуба и три паза, а каждый ведомый - три впадины и три уплотнительных выступа с радиусом R_выст=1,125R, где R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, а впускные окна расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом в поперечном сечении компрессора передняя кромка впускного окна совпадает с точкой рабочей камеры, соответствующей точке пересечения цилиндрических поверхностей, а задняя кромка ограничена углом α =120-135°, где α - угол между линией, соединяющей центры роторов, и линией радиуса соответствующего ведомого ротора в направлении его вращения.

16. Компрессор по п.13, отличающийся тем, что он содержит дополнительный ведомый ротор, причем ведомый ротор и дополнительный ведомый ротор выполнены одинаковыми, ось дополнительного ведомого ротора расположена в одной плоскости с осями ведущего и ведомого роторов с образованием двух роторных пар, имеющих один общий ведущий ротор, при этом ведущий ротор имеет четыре зуба и четыре паза, а каждый ведомый - четыре впадины и четыре уплотнительных выступа с радиусом R_выст=1,4R, где R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, а впускные окна расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом в поперечном сечении компрессора передняя кромка впускного окна ограничена углом β =0-15°, задняя - углом

=90-120°, где β - угол от линии радиуса ведущего ротора, проходящей через точку рабочей камеры, соответствующую точке пересечения рабочих поверхностей, в направлении, противоположном направлению его вращения, а

- угол между линией, соединяющей центры роторов, и линией радиуса соответствующего ведомого ротора в направлении его вращения.

17. Компрессор по п.13, отличающийся тем, что он содержит дополнительную роторную пару, причем роторная пара и дополнительная роторная пара выполнены одинаковыми, два ведущих ротора имеют три зуба и три паза, а два ведомых ротора имеют три впадины и три уплотнительных выступа с радиусом R_выст=1,4R, где R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, в поперечном сечении компрессора точки, соответствующие осям роторов, расположены по вершинам квадрата со стороной длиной S=2R, а все сечение выполнено симметричным относительно центра, соответствующего точке пересечения диагоналей квадрата, а впускные окна расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом передняя кромка впускного окна расположена в диапазоне угла μ =60-80°, а задняя - в диапазоне угла ν =60-80°, где μ - угол между линией, соединяющей центры роторов соответствующей роторной пары и линией радиуса соответствующего ведущего ротора в направлении его вращения, a ν - угол между линией, соединяющей центры роторов соответствующей роторной пары, и линией радиуса соответствующего ведомого ротора в направлении его вращения.

18. Компрессор по любому из пп.13-17, отличающийся тем, что выпускное окно расположено с торцовой стороны каждой роторной пары и профиль его содержит дуги окружностей с радиусами r₁, r₂, r₃, r₄, причем центр окружностей радиусов r₁ и r₂ совпадает с осью ведомого ротора, центр окружности радиуса r₃ совпадает с осью ведущего ротора, а центр окружности радиуса r₄ расположен на дуге окружности радиуса R в пределах угла γ =200-280° от вертикальной оси корпуса.

19. Компрессор по п.18, отличающийся тем, что он содержит дополнительное выпускное окно с противоположной стороны роторной пары, расположенное симметрично первому относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения.

20. Компрессор по любому из пп.13-19, отличающийся тем, что он выполнен многоступенчатым, причем роторы смежных ступеней смещены на 90° в направлении их вращения, а осевые линии совпадают.

21. Компрессор по п.20, отличающийся тем, что он снабжен теплообменником, через который выпускное окно предыдущей ступени соединено с впускным окном последующей ступени.

22. Компрессор по п.21, отличающийся тем, что он снабжен соединенным с ротором и расположенным вне корпуса вентилятором теплообменника.

23. Компрессор по любому из пп.13-22, отличающийся тем, что зубья ротора выполнены плавающими.

24. Компрессор по любому из пп.13-23, отличающийся тем, что боковые поверхности роторов покрыты антифрикционным самосмазывающимся материалом.

25. Компрессор по любому из пп.13-24, отличающийся тем, что ведущий и ведомый роторы выполнены из керамики или металлокерамики.

26. Роторный компрессор, содержащий корпус и размещенную в нем по крайней мере одну ступень с впускным и выпускным окнами, включающую ведущий и ведомый роторы, один из которых выполнен с зубьями, а другой - с впадинами, при этом профиль зубьев ротора содержит участки кривых в параметрическом виде относительно осей X, Y в прямоугольной системе координат: эпициклоиды и окружности, а профиль впадин содержит участки кривых в параметрическом виде относительно осей X, Y в прямоугольной системе координат: удлиненной эпициклоиды, окружности, отличающийся тем, что наружные диаметры роторов выполнены одинаковыми, каждый ротор содержит зубья и впадины, профили которых выполнены одинаковыми, причем профиль зуба и впадины имеет общую точку и состоит из участков кривых, профиль зуба ротора

эпициклоиды:

x(t₁₅)=120sint₁₅+60sin(23,07-2t₁₅);

y(t₁₅)=120cost₁₅-60cos(23,07-2t₁₅);

0≤ t₁₅≤ 23,07,

окружности:

x(t₁₆)=24sint₁₆;

y(t₁₆)=24cost₁₆+60;

0≤ t₁₆≤ 78,46,

профиль впадины ротора

удлиненной эпициклоиды:

x(t₁₇)=-120sint₁₇+84sin2t₁₇;

y(t₁₇)=120cost₁₇-84cos2t₁₇;

-44,41≤ t₁₇≤ 0,

окружности:

x(t_l8)=-24sint₁₈;

y(t₁₈)=-24cost₁₈+60,

где х, у - значения координат;

t₁₅....t₁₈ - параметры уравнений.

27. Компрессор по п.26, отличающийся тем, что содержит дополнительный ведомый ротор, причем ведомый ротор и дополнительный ведомый ротор выполнены одинаковыми, ось дополнительного ведомого ротора расположена в одной плоскости с осями ведущего и ведомого роторов с образованием двух роторных пар, имеющих один общий ведущий ротор, при этом ведущий ротор имеет три зуба и три паза, а каждый ведомый - три впадины и три уплотнительных выступа с радиусом R_выст=1,125R, где R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, впускные окна расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом в поперечном сечении компрессора передняя кромка впускного окна совпадает с точкой рабочей камеры, соответствующей точке пересечения цилиндрических поверхностей, а задняя кромка ограничена углом α =120-135°, где α - угол между линией, соединяющий центры роторов, и линией радиуса соответствующего ведомого ротора в направлении его вращения.

28. Компрессор по п.26, отличающийся тем, что он содержит дополнительный ведомый ротор, причем ведомый ротор и дополнительный ведомый ротор выполнены одинаковыми, ось дополнительного ведомого ротора расположена в одной плоскости с осями ведущего и ведомого роторов с образованием двух роторных пар, имеющих один общий ведущий ротор, при этом ведущий ротор имеет четыре зуба и четыре паза, а каждый ведомый - четыре впадины и четыре уплотнительных выступа с радиусом R_выст=1,4R, где R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, а впускные окна расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом в поперечном сечении компрессора передняя кромка впускного окна ограничена углом β =0-15°, задняя - углом

=90-120°, где β - угол от линии радиуса ведущего ротора, проходящей через точку рабочей камеры, соответствующую точке пересечения рабочих поверхностей в направлении, противоположном направлению его вращения,

- угол между линией, соединяющей центры роторов, и линией радиуса соответствующего ведомого ротора в направлении его вращения.

29. Компрессор по п. 26, отличающийся тем, что он содержит дополнительную роторную пару, причем роторная пара и дополнительная роторная пара выполнены одинаковыми, два ведущих ротора имеют три зуба и три паза, а два ведомых ротора имеют три впадины и три уплотнительных выступа с радиусом R_выст=1,4R, где R – обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, в поперечном сечении компрессора точки, соответствующие осям роторов, расположены по вершинам квадрата со стороной длиной S=2R, все сечение выполнено симметричным относительно центра, соответствующего точке пересечения диагоналей квадрата, а впускные окна расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом передняя кромка впускного окна расположена в диапазоне угла μ =60-80°, а задняя - в диапазоне угла ν =60-80°, где μ - угол между линией, соединяющей центры роторов соответствующей роторной пары, и линией радиуса соответствующего ведущего ротора в направлении его вращения, a ν - угол между линией, соединяющей центры роторов соответствующей роторной пары, и линией радиуса соответствующего ведомого ротора в направлении его вращения.

30. Компрессор по любому из пп.26-29, отличающийся тем, что выпускное окно расположено с торцовой стороны каждой роторной пары и профиль его содержит дуги окружностей с радиусами r₁, r₂, r₃, r₄, причем центр окружностей радиусов r₁ и r₂ совпадает с осью ведомого ротора, центр окружности радиуса r₃ совпадает с осью ведущего ротора, а центр окружности радиуса r₄ расположен на дуге окружности радиуса R в пределах угла γ =200-280° от вертикальной оси корпуса.

31. Компрессор по п.30, отличающийся тем, что он содержит дополнительное выпускное окно с противоположной торцовой стороны роторной пары, расположенное симметрично первому относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения.

32. Компрессор по любому из пп.26-31, отличающийся тем, что он выполнен многоступенчатым, причем роторы смежных ступеней смещены на 90° в направлении их вращения, а осевые линии совпадают.

33. Компрессор по п.32, отличающийся тем, что снабжен теплообменником, через который выпускное окно предыдущей ступени соединено с впускным окном последующей ступени.

34. Компрессор по п.33, отличающийся тем, что он снабжен соединенным с ротором и расположенным вне корпуса вентилятором теплообменника.

35. Компрессор по любому из пп.26-34, отличающийся тем, что зубья ротора выполнены плавающими.

36. Компрессор по любому из пп.26-35, отличающийся тем, что боковые поверхности роторов покрыты антифрикционным самосмазывающимся материалом.

37. Компрессор по любому из пп.26-36, отличающийся тем, что ведущий и ведомый роторы выполнены из керамики или металлокерамики.

38. Компрессор по любому из пп.26-37, отличающийся тем, что ведущий и ведомый роторы закреплены на шпонках, причем ведущий ротор выполняется в сборе со ступицей, ротор может вращаться относительно ступицы для выставления профильного зазора между роторами.

39. Компрессор по любому из пп.26-38, отличающийся тем, что снабжен встроенной повышающей зубчатой передачей.

Images