RU2304736C1 - Screw gear - Google Patents

Screw gear Download PDF

Info

Publication number
RU2304736C1
RU2304736C1 RU2005140894/11A RU2005140894A RU2304736C1 RU 2304736 C1 RU2304736 C1 RU 2304736C1 RU 2005140894/11 A RU2005140894/11 A RU 2005140894/11A RU 2005140894 A RU2005140894 A RU 2005140894A RU 2304736 C1 RU2304736 C1 RU 2304736C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
screws
shell
teeth
screw
Prior art date
Application number
RU2005140894/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Васильевич Ненашев (RU)
Александр Васильевич Ненашев
Александр Александрович Бутко (RU)
Александр Александрович Бутко
Original Assignee
Александр Александрович Бутко
Александр Васильевич Ненашев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Александрович Бутко, Александр Васильевич Ненашев filed Critical Александр Александрович Бутко
Priority to RU2005140894/11A priority Critical patent/RU2304736C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2304736C1 publication Critical patent/RU2304736C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: screw gear comprises shell whose inner side is provided with one screw, face lids, and one rotor whose outer side is also provided with one screw. The teeth of the shell screws and rotor tightly engage each other. One of the screws is used for transmitting torque and has convex teeth, and the other screw receives only a small part of the total torque and has concave teeth. The insert is interposed between the screws of the rotor and shell and defines inner spaces together with the face lids and hollows between the teeth of the screws. The face lids are provided with high-pressure passages and with one low-pressure passage. The seals are interposed between the face lids and rotor and between face lids and shell from the side of low-pressure and high-pressure ports.
EFFECT: enhanced reliability and efficiency.
2 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к роторным машинам объемного типа, и предназначено как для преобразования энергии давления газов, паров или газовой фазы газожидкостной среды в механическую энергию вращения выходного вала, так и для сжатия газов, паров или газовой фазы газожидкостной среды, а также для применения в вакуумной технике в качестве вакуумного насоса и т.п.The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to volumetric rotary machines, and is intended both to convert the pressure energy of gases, vapors or the gas phase of a gas-liquid medium into the mechanical energy of rotation of the output shaft, and to compress gases, vapors or the gas phase of a gas-liquid medium, and also for use in vacuum technology as a vacuum pump, etc.

Из уровня техники известна роторная машина (RU 2187703 С2 от 20.08.2002), содержащая корпус, ротор с лопастями, межроликовые камеры и синхронизирующие шестерни. Ротор выполнен в виде цилиндрической обечайки с лопастями на внутренней поверхности. Предусмотрены торцевые крышки, одна из которых напрессована на вал роторной машины, а другая опирается на подшипник. Внутри обечайки размещен сердечник с выборками для размещения роликов-разделителей, подшипников, валов синхронизирующих шестерен, каналов ввода и вывода рабочей среды. Межроликовые камеры образованы между сердечником, обечайкой и роликами-разделителями. Одна из торцевых крышек выполнена в виде колеса ротора радиального типа, а сердечник запрессован на центральный неподвижный стержень. Одна часть стержня выполнена полой, и полый конец стержня закреплен в торцевой крышке роторной машины. Другой - сплошной конец, опирается в другой торцевой крышке на подшипник, расположенный внутри полого вала. В полой части стержня, запрессованной в сердечник, выполнены выборки, соединяющие внутреннюю полость центрального стержня с каналами вывода рабочей среды из межроликовых камер, при этом полая часть стержня является каналом вывода рабочей среды из роторной машины.The prior art rotary machine (RU 2187703 C2 from 08.20.2002), comprising a housing, a rotor with blades, inter-roller chambers and synchronizing gears. The rotor is made in the form of a cylindrical shell with blades on the inner surface. End caps are provided, one of which is pressed onto the shaft of the rotary machine, and the other rests on the bearing. Inside the shell there is a core with samples for placement of separator rollers, bearings, synchronizing gear shafts, input and output channels of the working medium. Inter-roller chambers are formed between the core, the shell and the separator rollers. One of the end caps is made in the form of a rotor wheel of a radial type, and the core is pressed onto the central fixed rod. One part of the rod is hollow, and the hollow end of the rod is fixed in the end cap of the rotary machine. The other, a solid end, rests in another end cap on a bearing located inside the hollow shaft. In the hollow part of the rod, pressed into the core, samples are made connecting the inner cavity of the central rod with channels for outputting the working medium from the inter-roller chambers, while the hollow part of the rod is a channel for removing the working medium from the rotor machine.

Недостатком известного технического решения является то, что сжатие в полостях, образуемых рабочими элементами, неодинаковое, что ведет к потере мощности, а наличие большого мертвого пространства снижает подачу роторной машины.A disadvantage of the known technical solution is that the compression in the cavities formed by the working elements is not the same, which leads to a loss of power, and the presence of large dead space reduces the flow of the rotary machine.

Известный из уровня техники роторный компрессор (RU 2064091 С1 от 20.07.1996) содержит корпус с цилиндрической полостью, продольными перегородками и входными и выходными окнами. Ротор состоит из выходного вала, пилонов, опорного вала и дискообразных стенок. Поршни расположены между дискообраными стенками в продольных выемках пилонов и имеют продольные выемки и механизм синхронизации вращения поршней и вала, выполненный в виде системы шестерен. Рабочие объемы образованы наружными цилиндрическими поверхностями пилонов, внутренней поверхностью корпуса, а также торцевыми поверхностями дискообразных стенок. В стенках выполнены перепускные каналы, а между кромками и внутренней поверхностью продольных выемок поршней и продольными перегородками выполнен зазор.The rotary compressor known from the prior art (RU 2064091 C1 of 07.20.1996) comprises a housing with a cylindrical cavity, longitudinal partitions and input and output windows. The rotor consists of an output shaft, pylons, a support shaft and disk-shaped walls. Pistons are located between the disk-shaped walls in the longitudinal recesses of the pylons and have longitudinal recesses and a mechanism for synchronizing the rotation of the pistons and shaft, made in the form of a gear system. The working volumes are formed by the outer cylindrical surfaces of the pylons, the inner surface of the housing, as well as the end surfaces of the disk-shaped walls. Bypass channels are made in the walls, and a gap is made between the edges and the inner surface of the piston longitudinal recesses and the longitudinal partitions.

Недостатком известного технического решения является то, что сжатие в полостях, образуемых дискообраными стенками в продольных выемках пилонов и продольной выемкой ротора, а также цилиндрической поверхностью кожуха, наружными цилиндрическими поверхностями пилонов и продольной перегородкой-шибером, неодинаковое, форма окон неоптимальная, что вместе ведет к потери мощности и снижает подачу компрессора.A disadvantage of the known technical solution is that the compression in the cavities formed by the disk-shaped walls in the longitudinal recesses of the pylons and the longitudinal recess of the rotor, as well as the cylindrical surface of the casing, the outer cylindrical surfaces of the pylons and the longitudinal partition-gate, is not the same, the shape of the windows is not optimal, which together leads to power loss and reduces compressor flow.

Известна биротативная трохоидальная (героторная) машина с внутренним зацеплением роторов (SU 673745 А1 от 15.07.1979), содержащая корпус, входной и выходной каналы, перемычку с заданной шириной, внутреннюю и наружную шестерни. Данная машина предназначена для работы в качестве компрессора, детандера, насоса в нефтяной и газовой промышленности.Known biotative trochoidal (gerotor) machine with internal gearing of rotors (SU 673745 A1 from 07/15/1979), comprising a housing, input and output channels, a jumper with a given width, internal and external gears. This machine is designed to operate as a compressor, expander, pump in the oil and gas industry.

Недостатком известного технического решения, присущим также всем известным техническим решениям машин с внутренним зацеплением, является то, что сопряженные пары ротор и обечайка в них равноправны, так как действующие на них газовые силы создают в среднем одинаковый вращательный момент, и, соответственно, назначение ведущего или ведомого звена определяется только условиями их эксплуатации.A disadvantage of the known technical solution, which is also inherent in all known technical solutions of machines with internal gearing, is that the conjugated pairs of the rotor and the shell are equal in them, since the gas forces acting on them create on average the same rotational moment, and, accordingly, the purpose of the drive or the slave link is determined only by the conditions of their operation.

В качестве ближайшего аналога патентуемого варианта принята винтовая машина, содержащая: корпус, роторы, опорные и упорные подшипники, уплотнения. На средней утолщенной части роторов нарезаны винты. Вращение роторов винтов синхронизируется шестернями, сидящими на валах роторов. Винты представляют собой цилиндрические косозубые крупномодульные шестерни с профильными зубьями. Зубья каждого из винтов в сечении плоскостью, перпендикулярной оси вращения винта (торцевой плоскостью), очерчены сложными кривыми, образующими профиль зубьев. Профили зубьев парных винтов подбираются таким образом, чтобы при взаимном обкате винтов их зубья сопрягались теоретически беззазорно. Обычно винтовая машина содержит два винта (ротора). Один из них - ведущий, используется для передачи крутящего момента. Он имеет выпуклые, широкие зубья. Другой винт ведомый - имеет вогнутые и тонкие зубья. Ведомый винт воспринимает лишь небольшую долю общего крутящего момента. Поэтому шестерни, связывающие винты, передают также лишь небольшую часть общего крутящего момента машины. Окно низкого давления имеет форму приблизительно двух соприкасающихся разомкнутых кольцевых секторов. Оно расположено с торца винтов и заходит иногда на небольшом участке и на боковую поверхность. Окно высокого давления, как правило, располагается и сбоку, и с торца винтов. Часть окон в торцевой плоскости имеет форму, копирующую торцевой профиль винтов, и поэтому эта форма окна зависит от профиля зуба. У винтовых машин, работающих с подачей масла в рабочее пространство, зубья могут взаимно соприкасаться, если это допускает характер касания боковых профилей зубьев, и тогда синхронизирующие шестерни на роторах могут отсутствовать. Винтовые машины, работающие с подачей смазки в рабочее пространство, получили название маслозаполненные.As the closest analogue of the patented embodiment, a screw machine is adopted, comprising: a housing, rotors, thrust and thrust bearings, seals. Screws are cut on the middle thickened part of the rotors. The rotation of the rotors of the screws is synchronized by gears sitting on the shafts of the rotors. The screws are helical helical large-modular gears with profile teeth. The teeth of each screw in the section with a plane perpendicular to the axis of rotation of the screw (end plane) are outlined by complex curves forming the profile of the teeth. The profiles of the teeth of the twin screws are selected in such a way that with the mutual rolling of the screws, their teeth mate theoretically gapless. Typically, a screw machine contains two screws (rotors). One of them - the leader, is used to transmit torque. It has convex, wide teeth. Another driven screw - has concave and thin teeth. The driven screw perceives only a small fraction of the total torque. Therefore, the gears connecting the screws also transmit only a small part of the total torque of the machine. The low pressure window is in the form of approximately two contacting open annular sectors. It is located at the end of the screws and sometimes comes in a small area and on the side surface. The high-pressure window, as a rule, is located both on the side and from the end of the screws. Part of the windows in the end plane has a shape that copies the end profile of the screws, and therefore this window shape depends on the tooth profile. In screw machines working with oil supply to the working space, the teeth can be in contact with each other, if this allows the nature of the touch of the side profiles of the teeth, and then synchronizing gears on the rotors may be absent. Screw machines working with the supply of lubricant to the workspace are called oil-filled.

К недостаткам известного технического решения можно отнести то, что известные винтовые машины имеют большие габариты и массу, нежели роторные машины с внутренним зацеплением.The disadvantages of the known technical solutions include the fact that the known screw machines have large dimensions and weight than rotary machines with internal gearing.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является исключение вышеперечисленных недостатков, создание винтовой машины с лучшими удельными объемными и массовыми показателями среди известных винтовых машин, а также расширение области ее применения.The problem to which the present invention is directed, is the elimination of the above disadvantages, the creation of a screw machine with the best specific volumetric and mass indicators among the known screw machines, as well as expanding the scope of its application.

В качестве технического результата от внедрения данного изобретения можно отметить улучшение удельных объемного и массового показателей, увеличение надежности и срока эксплуатации, а также увеличение КПД устройства.As a technical result from the implementation of this invention, it is possible to note an improvement in specific volumetric and mass indicators, an increase in reliability and a service life, as well as an increase in the efficiency of the device.

Принимая во внимание относительную сложность выделения и разделения существенных признаков при решении поставленной задачи и точности ее изложения, формула изобретения будет составлена без разделения на отличительную и ограничительную части.Taking into account the relative complexity of the allocation and separation of essential features in solving the problem and the accuracy of its presentation, the claims will be made without separation into distinctive and restrictive parts.

Указанный технический результат достигается за счет того, что предлагаемое изобретение содержит обечайку, на внутренней стороне которой нарезан, по меньшей мере, один винт, торцевые крышки и, по меньшей мере, один ротор, на наружной стороне которого нарезан, по меньшей мере, один винт. Соответствующие профили зубьев винтов обечайки и ротора при их взаимной обкатке сопрягаются теоретически беззазорно на большей части зацепления. Один из винтов используется для передачи крутящего момента и имеет выпуклые зубья, а другой винт воспринимает лишь небольшую долю общего крутящего момента и имеет вогнутые зубья. Между винтами ротора и обечайки установлена вставка, которая вместе с торцевыми крышками и впадинами между зубьями винтов служит для создания внутренних рабочих полостей. В торцевых крышках выполнены, по меньшей мере, один канал "высокого" давления и, по меньшей мере, один канал "низкого" давления, как на плоских, поперечных оси ротора, поверхностях торцевых крышек, так и на продольных цилиндрических поверхностях торцевых крышек, а также на поверхностях вставки, прилегаемых к винтам ротора и обечайки. Между торцевыми крышками и ротором, а также между торцевыми крышками и обечайкой со сторон окон "низкого" и "высокого" давления установлены уплотнения, с возможностью предотвращения попадания масла в рабочие полости и рабочего тела в маслосистему. Безопасный зазор между сопряженными поверхностями винтов ротора и обечайки обеспечивается, по меньшей мере, одной синхронизирующей передачей и опорными и/или упорными подшипниками качения и/или скольжения.The specified technical result is achieved due to the fact that the present invention contains a shell on the inside of which at least one screw is cut, end caps and at least one rotor, on the outside of which is cut at least one screw . The corresponding profiles of the teeth of the screws of the shell and the rotor during their mutual running in are theoretically gapless for most of the engagement. One of the screws is used to transmit torque and has convex teeth, while the other screw perceives only a small fraction of the total torque and has concave teeth. An insert is installed between the rotor and shell screws, which together with the end caps and cavities between the teeth of the screws serves to create internal working cavities. At least one channel of "high" pressure and at least one channel of "low" pressure are made in the end caps, both on flat, transverse axis of the rotor, surfaces of the end caps, and on the longitudinal cylindrical surfaces of the end caps, and also on the surfaces of the insert adjacent to the rotor and shell screws. Seals are installed between the end caps and the rotor, as well as between the end caps and the shell on the sides of the "low" and "high" pressure windows, with the possibility of preventing oil from entering the working cavities and the working fluid in the oil system. A safe clearance between the mating surfaces of the rotor and shell screws is provided by at least one synchronizing gear and thrust and / or thrust bearings of rolling and / or sliding.

Кроме этого, возможен вариант выполнения изобретения, в котором синхронизирующая передача отсутствует, а зубья сопряженных винтов соприкасаются. В этом случае в рабочее пространство машины подается масло.In addition, an embodiment of the invention is possible in which there is no synchronization gear and the teeth of the mating screws are in contact. In this case, oil is supplied to the working space of the machine.

При построении профилей винтовой пары в перпендикулярной плоскости сечения к оси ротора используются кусочно-непрерывные кривые, которые могут описываться трохоидами, окружностями, эллипсами и другими кривыми, которые между собой могут соединятся прямолинейными участками, а соответствующие кривые на сопряженном профиле являются их огибающими. Выпуклый профиль зубьев в поперечной плоскости сечения винтов является "ведущим", а вогнутый - "ведомым".When constructing screw pair profiles in the perpendicular section plane to the rotor axis, piecewise continuous curves are used that can be described by trochoid, circles, ellipses and other curves that can be connected by straight sections, and the corresponding curves on the conjugated profile are their envelopes. The convex profile of the teeth in the transverse plane of the cross section of the screws is the "leading", and the concave - "slave".

Рабочие полости в машине создаются впадинами между зубьями винтов и прилегающими к ним стенками вставки и торцевых крышек.The working cavities in the machine are created by the hollows between the teeth of the screws and the adjacent walls of the insert and the end caps.

Геометрическая степень сжатия или расширения рабочего тела задается формой окон, и при этом, как правило, суммарная площадь окна "низкого" давления больше суммарной площади окна "высокого" давления.The geometric degree of compression or expansion of the working fluid is determined by the shape of the windows, and in this case, as a rule, the total area of the window of "low" pressure is greater than the total area of the window of "high" pressure.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для достижения указанного технического результата. При этом "отсутствие" силового взаимодействия между ведущим и ведомым рабочими звеньями является одним из важнейших достоинств предлагаемого изобретения, в сравнении с известными роторными машинами объемного типа. Синхронизирующие передачи работают с более низкими по величине усилиями, постоянными по направлению. Благодаря этому в винтовой машине используются "беззазорные" (с минимальными зазорами) шестерни, синхронизирующих передач, которые обеспечивают более точную синхронизацию вращения подвижных звеньев (ротор и обечайку) среди известных машин с внутренним зацеплением и позволяют при их изготовлении ориентироваться на наименьшие рабочие зазоры между профильными поверхностями подвижных звеньев среди машин с внутренним зацеплением, а следовательно, иметь более высокие экономические показатели работы.These signs are essential and interconnected causal relationship with the formation of a set of essential features sufficient to achieve the specified technical result. In this case, the "absence" of force interaction between the leading and the driven working links is one of the most important advantages of the present invention, in comparison with the known rotary machines of volume type. Synchronization gears operate with lower forces that are constant in direction. Due to this, in a screw machine, “backlashless” (with minimal clearances) gears, synchronizing gears are used, which provide more accurate synchronization of the rotation of the moving links (rotor and casing) among known machines with internal gearing and allow them to be guided by the smallest working clearances between the profile the surfaces of the moving links among machines with internal gearing, and therefore, have higher economic performance.

Далее предлагаемое изобретение будет раскрыто более подробно, со ссылкой на графические материалы, на которых:Further, the invention will be disclosed in more detail, with reference to graphic materials on which:

фиг.1 - принципиальная схема предлагаемого изобретения с синхронизирующей передачей и одним ротором, винт которого имеет "ведущий" профиль зубьев;figure 1 is a schematic diagram of the invention with a synchronizing gear and one rotor, the screw of which has a "leading" tooth profile;

фиг.2 - принципиальная схема предлагаемого изобретения с синхронизирующей передачей и одним ротором, винт которого имеет "ведомый" профиль зубьев;figure 2 is a schematic diagram of the invention with a synchronizing gear and one rotor, the screw of which has a "driven" tooth profile;

фиг.3 - принципиальная схема предлагаемого изобретения с синхронизирующей передачей и несколькими роторами, винты которых имеют "ведомый" профиль зубьев;figure 3 is a schematic diagram of the invention with a synchronizing transmission and several rotors, the screws of which have a "driven" tooth profile;

фиг.4 - принципиальная схема предлагаемого изобретения без синхронизирующей передачи, с несколькими роторами, винты которых имеют "ведомый" профиль зубьев;figure 4 is a schematic diagram of the invention without a synchronizing transmission, with several rotors, the screws of which have a "driven" tooth profile;

фиг.5 - варианты выполнения окон "высокого" и "низкого" давления;figure 5 - embodiments of the windows "high" and "low" pressure;

фиг.6 - варианты выполнения изобретения с различными ведущими звеньями;6 - embodiments of the invention with various leading links;

фиг.7 - фиг.9 - варианты построения профилей окон "высокого" и "низкого" давления.Fig.7 - Fig.9 - options for constructing window profiles of "high" and "low" pressure.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером выполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью признаков технического результата.The present invention is illustrated by a specific implementation example, which, however, is not the only possible, but clearly demonstrates the possibility of achieving the above set of features of a technical result.

Согласно изобретению предлагаемое устройство содержит: обечайку 8, на внутренней стороне которой нарезан, по меньшей мере, один винт (цилиндрическая косозубая шестерня), торцевые крышки 14 и, по меньшей мере, один ротор 7, на котором нарезан, по меньшей мере, один винт (цилиндрическая косозубая шестерня). Соответствующие профили зубьев винтов обечайки 8 и ротора 7 при их взаимной обкатке сопрягаются теоретически беззазорно на большей части зацепления, при этом один из винтов используется для передачи крутящего момента и имеет выпуклые зубья, а другой винт воспринимает лишь небольшую долю общего крутящего момента и имеет вогнутые зубья. Между винтами ротора 7 и обечайки 8 установлена вставка 1, которая вместе с торцевыми крышками 14 и впадинами между зубьями винтов ротора 7 и обечайки 8 служит для создания в машине внутренних рабочих полостей. В торцевых крышках 14 выполнены, по меньшей мере, один канал "высокого" давления 3 и, по меньшей мере, один канал "низкого" давления 4, причем как на плоских, поперечных оси ротора, поверхностях торцевых крышек 14, так и на продольных цилиндрических поверхностях торцевых крышек 14, а также на поверхностях вставки 1, прилегаемых к винтам ротора 7 и обечайки 8. Для предотвращения попадания масла в рабочие полости и рабочего тела в маслосистему установлены уплотнения 12 и 13, по меньшей мере, между торцевыми крышками 14 и ротором 7, а также между торцевыми крышками 14 и обечайкой со сторон "низкого" и "высокого" давления. Безопасный зазор между сопряженными поверхностями винтов ротора 7 и обечайки 8 обеспечивается, по меньшей мере, одной синхронизирующей передачей 9 и опорными и/или упорными подшипниками (качения и/или скольжения) 10 и 11.According to the invention, the proposed device comprises: a shell 8, on the inside of which at least one screw (helical helical gear) is cut, end caps 14 and at least one rotor 7, on which at least one screw is cut (helical helical gear). The corresponding profiles of the teeth of the screws of the shell 8 and the rotor 7 during their mutual running in are theoretically gapless for most of the engagement, while one of the screws is used to transmit torque and has convex teeth, and the other screw receives only a small fraction of the total torque and has concave teeth . An insert 1 is installed between the screws of the rotor 7 and the shell 8, which together with the end caps 14 and the cavities between the teeth of the screws of the rotor 7 and the shell 8 serves to create internal working cavities in the machine. At least one channel of the "high" pressure 3 and at least one channel of the "low" pressure 4 are made in the end caps 14, both on the plane, transverse to the axis of the rotor surfaces of the end caps 14, and on the longitudinal cylindrical the surfaces of the end caps 14, as well as on the surfaces of the insert 1, adjacent to the screws of the rotor 7 and the shell 8. To prevent oil from entering the working cavities and the working fluid in the oil system, seals 12 and 13 are installed, at least between the end caps 14 and the rotor 7 as well as between the end faces to yshkami 14 and the shell sides with a "low" and "high" pressure. A safe clearance between the mating surfaces of the screws of the rotor 7 and the shell 8 is provided by at least one synchronizing gear 9 and thrust and / or thrust bearings (rolling and / or sliding) 10 and 11.

На фиг.6 показаны однороторные варианты исполнения изобретения, в которых передача крутящего момента осуществляется: во-первых и во-вторых, от ротора 7 - фиг.6(а) и (б); в-третьих, от обечайки 8 - фиг.6(в); в-четвертых, от вставки 1 - фиг.6(г).Figure 6 shows single-rotor embodiments of the invention in which the transmission of torque is carried out: firstly and secondly, from the rotor 7 - Fig.6 (a) and (b); thirdly, from the shell 8 - Fig.6 (c); fourthly, from insert 1 - Fig.6 (g).

Роторы в вариантах исполнения изобретения, приведенных на фиг.6(а) и (б) имеют "ведущий" профиль зубьев, на фиг.6(в) и (г) - "ведомый".The rotors in the embodiments of the invention shown in FIGS. 6 (a) and (b) have a “leading” tooth profile, and FIGS. 6 (c) and (d) have a “driven” profile.

При этом в варианте, показанном на фиг.6(г), вставка 1 является водилом, а на непрофильной части обечайки 8 имеются каналы "высокого" и "низкого" давления 3 и 4 для подвода и отвода рабочего тела к окнам 5 и 6. В варианте исполнения изобретения, показанном на фиг.6(а), вращательный момент подводится (отводится) от ротора 7, а вставка (водило) 1 вместе с неподвижной обечайкой 8 создают рабочие объемы.Moreover, in the embodiment shown in Fig. 6 (d), insert 1 is a carrier, and on the non-core part of the shell 8 there are channels of "high" and "low" pressure 3 and 4 for supplying and discharging the working fluid to windows 5 and 6. In the embodiment of the invention shown in Fig. 6 (a), the rotational moment is supplied (withdrawn) from the rotor 7, and the insert (carrier) 1 together with the stationary shell 8 create working volumes.

В варианте исполнения, когда количество зубьев ротора 7 на один меньше количества зубьев обечайки 8, вставка 1 может отсутствовать - героторный вариант винтовой машины.In the embodiment, when the number of teeth of the rotor 7 is one less than the number of teeth of the shell 8, insert 1 may be absent - the gerotor version of the screw machine.

Многороторный вариант изобретения получается из однороторного благодаря изменению передаточного числа между винтами ротора и обечайки настолько, чтобы при размещении внутри обечайки требуемого количества роторов, находящихся в зацеплении с винтом обечайки, их окружности внешних диаметров не пересекались между собой.A multi-rotor embodiment of the invention is obtained from a single-rotor one due to a change in the gear ratio between the rotor and shell screws so that when the required number of rotors engaged with the shell screw are placed inside the shell, their circumferences of the outer diameters do not intersect each other.

Окна 5 и 6 могут строиться (см. фиг.7-9): во-первых, на торцевых крышках 14 в поперечных плоскостях, прилегаемых к винтам (5.1 и 6.1), во-вторых, на продольных поверхностях вставки 1 (5.2 и 6.2), и в-третьих, на продольных цилиндрических поверхностях торцевых крышек (5.3 и 6.3). При этом в зависимости от решаемых задач каждое окно может представлять различную комбинацию указанных подвариантов. При этом они, как правило, строятся таким образом, чтобы в ходе работы изобретения отсечение или открытие сообщения рабочих полостей с соответствующими каналами 3 или 4 осуществлялось одновременно.Windows 5 and 6 can be built (see Fig.7-9): first, on the end caps 14 in transverse planes adjacent to the screws (5.1 and 6.1), and secondly, on the longitudinal surfaces of the insert 1 (5.2 and 6.2 ), and thirdly, on the longitudinal cylindrical surfaces of the end caps (5.3 and 6.3). Moreover, depending on the tasks to be solved, each window may represent a different combination of these sub-options. Moreover, they are usually constructed in such a way that during the operation of the invention, the cutting or opening of the message of the working cavities with the corresponding channels 3 or 4 is carried out simultaneously.

Теоретические профили окон 5.1 и 6.1 (см. фиг.7) в поперечной плоскости образуются: дугами АВ и CD окружностей ножки и головки зубьев обечайки; дугами DE и FG окружностей ножки и головки зубьев ротора; профилем зуба обечайки ВС; профилем зуба ротора EF; линией зацепления AG. В реальных профилях окон 5.1 и 6.1 углы А, В, С, Е, F и G, а также не показанные углы на линии зацепления сглаживаются плавными кривыми. Кроме этого, область торцевой крышки 14, очерченная дугами DCD' и D'ED, может быть отнесена к окнам, а соединение вставки 1 и торцевых крышек 14 в этом случае выполняется через области контакта 15, расположенные в границах DCD'ED и выбранные исходя из требований конкретной конструкции машины.Theoretical window profiles 5.1 and 6.1 (see Fig. 7) in the transverse plane are formed by: arcs AB and CD of the circumferences of the legs and head of the teeth of the shell; arcs DE and FG of the circumference of the legs and heads of the teeth of the rotor; aircraft shell tooth profile; rotor tooth profile EF; line of engagement AG. In real window profiles 5.1 and 6.1, angles A, B, C, E, F and G, as well as angles not shown on the engagement line, are smoothed out by smooth curves. In addition, the region of the end cover 14, outlined by arcs DCD 'and D'ED, can be assigned to the windows, and the connection of the insert 1 and the end caps 14 in this case is performed through the contact areas 15 located within the boundaries of the DCD'ED and selected based on specific machine design requirements.

Профили окон 5.2 и 6.2 (см. фиг.9) образуются винтовыми линиями KL и MN, подобными соответствующим винтовым линиям вершин зубьев ротора 7 и обечайки 8.Window profiles 5.2 and 6.2 (see Fig. 9) are formed by helical lines KL and MN, similar to the corresponding helical lines of the tops of the teeth of the rotor 7 and the shell 8.

Для изготовления окон 5.3 и 6.3 необходимо, чтобы профиль винта обечайки имел участок, образуемый окружностью внутреннего диаметра впадины, и при этом часть обечайки 8 от торца стороны, на которой строится это окно, была расточена до окружности впадины ее зубьев, то есть до образования на обечайке винтовых щелей. Торцевая крышка 14, напротив, выполняется с цилиндрическим выступом, внутренний диаметр которого равен диаметру окружности впадины зубьев обечайки 8, таким образом, чтобы заполнить образовавшуюся цилиндрическую расточку обечайки. На этом цилиндрическом выступе торцевой крышки делается окно, одна сторона которого ограничена прямой контакта цилиндра внешней окружности зубьев ротора и цилиндра внутренней окружности зубьев обечайки (линия АН), другая сторона совпадает с винтовой линией, образуемой краем ножки зуба обечайки при отсечении окна (линия ВН), а третья - поперечным краем винта обечайки (линия АВ). При этом продольный размер образуемого треугольного окна может быть усечен (линия Н'Н").For the manufacture of windows 5.3 and 6.3, it is necessary that the profile of the shell screw has a section formed by the circumference of the inner diameter of the cavity, and at the same time, the part of the shell 8 from the end of the side on which this window is built should be bored to the circumference of the cavity of its teeth, i.e., until the shell of the screw slots. The end cover 14, on the contrary, is made with a cylindrical protrusion, the inner diameter of which is equal to the diameter of the circumference of the cavity of the teeth of the shell 8, so as to fill the resulting cylindrical bore of the shell. A window is made on this cylindrical protrusion of the end cover, one side of which is bounded by direct contact of the cylinder of the outer circumference of the rotor teeth and the cylinder of the inner circumference of the shell teeth (line AH), the other side coincides with the helical line formed by the edge of the shell foot of the shell when the window is cut off (BH line) and the third - the transverse edge of the shell screw (line AB). In this case, the longitudinal size of the formed triangular window can be truncated (line H'H ").

Окна 5.3 и 6.3 могут быть не связанными с торцевыми крышками 14, располагаясь с внешней стороны обечайки 8.Windows 5.3 and 6.3 may not be connected with the end caps 14, located on the outside of the shell 8.

Описанный выше метод построения окон 5 и 6 обеспечивает наименьшее гидравлическое сопротивление потоку рабочего тела и, следовательно, обеспечивает более экономичный режим работы машины.The method for constructing windows 5 and 6 described above provides the least hydraulic resistance to the flow of the working fluid and, therefore, provides a more economical mode of operation of the machine.

На фиг.1-4 приведены возможные примеры исполнения однороторной и многороторной машин.Figure 1-4 shows possible examples of single-rotor and multi-rotor machines.

В однороторном варианте исполнения изобретения, показанном на фиг.1, ротор 7 является ведущим и используется для передачи крутящего момента. Безопасный зазор между винтами ротора 7 и обечайки 8 обеспечивается синхронизирующей передачей 9 (фиг.1). Вращающаяся обечайка 8 и другие элементы в нем закрыты составным кожухом 2, в котором выполнены отверстия для каналов "высокого" и "низкого" давления.In the one-rotor embodiment of the invention shown in FIG. 1, the rotor 7 is driving and is used to transmit torque. A safe gap between the screws of the rotor 7 and the shell 8 is provided by a synchronizing gear 9 (figure 1). The rotating shell 8 and other elements in it are closed by a composite casing 2, in which openings are made for the channels of "high" and "low" pressure.

В однороторном варианте исполнения изобретения, показанном на фиг.2, ведущей является обечайка 8, которая используется для передачи крутящего момента. Безопасный зазор между винтами ротора 7 и обечайки 8 в нем также обеспечивается синхронизирующей передачей 9 (фиг.2).In a one-rotor embodiment of the invention shown in FIG. 2, the leading is a shell 8, which is used to transmit torque. A safe gap between the screws of the rotor 7 and the shell 8 in it is also provided by a synchronizing gear 9 (figure 2).

Вариант исполнения изобретения, показанный на фиг.3 и фиг.4, содержит четыре ведомых ротора, а передача крутящего момента осуществляется от водила, образуемого вставкой 1 и торцевыми крышками 14 вышеописанной машины, которые могут выполняться заодно. Винты роторов 7 установлены на осях 16. Обечайка 8 не вращается и вместе с крышками 17 кожуха 2 поддерживает ось водила 1. В примере, показанном на фиг.4, отсутствуют синхронизирующие передачи 9, поэтому внутрь машины должно подаваться масло.The embodiment of the invention shown in FIGS. 3 and 4 contains four driven rotors, and the torque is transmitted from the carrier formed by the insert 1 and the end caps 14 of the above machine, which can be performed at the same time. The screws of the rotors 7 are mounted on the axles 16. The shell 8 does not rotate and together with the covers 17 of the casing 2 supports the axis of the carrier 1. In the example shown in Fig. 4, there are no synchronizing gears 9, so oil should be supplied inside the machine.

Изобретение может использоваться как для сжатия газов, паров или газовой фазы газожидкостной среды (рабочего тела), так и для его расширения.The invention can be used both for compression of gases, vapors or the gas phase of a gas-liquid medium (working fluid), and for its expansion.

Сжатие рабочего тела согласно предлагаемой конструкции настоящего изобретения осуществляется следующим образом. Винты 7 и 8, вращаясь относительно друг друга, начиная от торца всасывания ("низкого" давления), освобождают впадины между зубьями. Эти впадины (далее - полости) благодаря создаваемому в них разряжению заполняются рабочим телом, поступающим через окно 6 "низкого" давления. В тот момент, когда полости достигают, например, максимальной величины, пройдя окно 6, они разъединяются с подводящим каналом "низкого" давления 4. Таким образом, объемы, заполненные рабочим телом и ограниченные поверхностями винтов, торцевых крышек и вставки, разобщились с каналом 4, по которому подводилось рабочее тело, но еще не соединились с каналом 3, по которому оно отводится из машины. По мере входа зуба ведомого винта во впадину ведущего объем, занимаемый рабочим телом, уменьшается, и рабочее тело сжимается. Через некоторый угол поворота ведущего и ведомого винтов их полости соединяются между собой, образовав одну общую парную полость. Затем зуб ведущего винта начинает заполнять полость ведомого, что ведет к более интенсивному сжатию газа в парной полости. Процесс сжатия рабочего тела в парной полости продолжается до тех пор, пока все уменьшающийся ее объем со сжатым рабочим телом не подойдет к кромке окна 5 нагнетания ("высокого" давления). В этот момент процесс внутреннего сжатия в компрессоре заканчивается. При дальнейшем вращении винтов 7 и 8, после соединения парной полости с каналом нагнетания 3 (высокого давления), происходит процесс выталкивания рабочего тела.The compression of the working fluid according to the proposed design of the present invention is as follows. The screws 7 and 8, rotating relative to each other, starting from the suction end ("low" pressure), free the cavities between the teeth. These cavities (hereinafter referred to as cavities), due to the discharge created in them, are filled with a working fluid entering through the “low” pressure window 6. At the moment when the cavities reach, for example, the maximum value, having passed through window 6, they are disconnected from the supply channel of the "low" pressure 4. Thus, the volumes filled with the working fluid and limited by the surfaces of the screws, end caps, and inserts are disconnected from channel 4 through which the working fluid was supplied, but have not yet connected to channel 3, through which it is discharged from the machine. As the tooth of the driven screw enters the cavity of the lead, the volume occupied by the working fluid decreases, and the working fluid is compressed. After a certain angle of rotation of the lead and driven screws, their cavities are interconnected, forming one common paired cavity. Then the tooth of the lead screw begins to fill the cavity of the follower, which leads to a more intense compression of the gas in the paired cavity. The process of compressing the working fluid in the paired cavity continues until all its decreasing volume with the compressed working fluid reaches the edge of the injection window 5 (“high” pressure). At this point, the internal compression process in the compressor ends. With further rotation of the screws 7 and 8, after the pair cavity is connected to the injection channel 3 (high pressure), the process of expelling the working fluid occurs.

При расширении рабочего тела настоящее изобретение работает с точностью до наоборот.With the expansion of the working fluid, the present invention works exactly the opposite.

Все элементы конструкции настоящего изобретения могут изготавливаться из различных типов материалов: пластик, металл, керамика и т.п., а также для обеспечения заданных свойств, например термостойкости, твердости и т.п., на них могут наноситься соответствующие покрытия.All structural elements of the present invention can be made of various types of materials: plastic, metal, ceramics, etc., and also to provide the desired properties, such as heat resistance, hardness, etc., appropriate coatings can be applied to them.

Изобретение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость", поскольку осуществимо с использованием известных средств производства.The invention meets the condition of patentability "industrial applicability", since it is feasible using known means of production.

Claims (3)

1. Винтовая передача, преимущественно для винтовой машины с внутренним зацеплением, содержащая обечайку, на внутренней стороне которой нарезан, по меньшей мере, один винт, торцевые крышки и, по меньшей мере, один ротор, на наружной стороне которого нарезан, по меньшей мере, один винт, при этом один из упомянутых винтов используется для передачи крутящего момента и имеет выпуклые зубья, а другой винт воспринимает лишь небольшую долю общего крутящего момента и имеет вогнутые зубья, между винтами ротора и обечайки установлена вставка, которая вместе с торцевыми крышками и впадинами между зубьями винтов служит для создания внутренних рабочих полостей, в торцевых крышках выполнены, по меньшей мере, один канал высокого давления и, по меньшей мере, один канал низкого давления, как на плоских, поперечных оси ротора, поверхностях торцевых крышек, так и на продольных цилиндрических поверхностях торцевых крышек, а также на поверхностях вставки, прилегаемых к винтам ротора и обечайки, при этом, по меньшей мере, между торцевыми крышками и ротором, а также между торцевыми крышками и обечайкой со сторон окон низкого и высокого давления установлены уплотнения, с возможностью предотвращения попадания масла в рабочие полости и рабочего тела в маслосистему.1. A helical gear, preferably for a helical machine with internal gearing, comprising a shell on the inside of which at least one screw is cut, end caps and at least one rotor, on the outside of which is cut at least one screw, while one of the said screws is used to transmit torque and has convex teeth, and the other screw takes only a small fraction of the total torque and has concave teeth, an insert is installed between the rotor and shell screws, which a place with end caps and cavities between the teeth of the screws serves to create internal working cavities, at least one high-pressure channel and at least one low-pressure channel are made in the end caps, both on flat, transverse to the rotor axis, end surfaces covers, and on the longitudinal cylindrical surfaces of the end caps, as well as on the surfaces of the insert adjacent to the screws of the rotor and the shell, while at least between the end caps and the rotor, as well as between the end caps and the shell minutes with side windows low and high pressure seal mounted, with the possibility of preventing contact of oil in the working chamber and the working fluid in the oil system. 2. Винтовая передача по п.1, отличающаяся тем, что безопасный зазор между сопряженными поверхностями винтов ротора и обечайки обеспечивается, по меньшей мере, одной синхронизирующей передачей и опорными и/или упорными подшипниками качения и/или скольжения.2. The helical gear according to claim 1, characterized in that the safe gap between the mating surfaces of the rotor and shell screws is provided by at least one synchronizing gear and thrust and / or thrust bearings of rolling and / or sliding. 3. Винтовая передача по п.1, отличающаяся тем, что в случае подачи масла в рабочее пространство машины синхронизирующая передача отсутствует, а зубья сопряженных винтов соприкасаются.3. The helical gear according to claim 1, characterized in that in the case of oil supply to the working space of the machine, there is no synchronizing gear, and the teeth of the mating screws are in contact.
RU2005140894/11A 2006-02-10 2006-02-10 Screw gear RU2304736C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005140894/11A RU2304736C1 (en) 2006-02-10 2006-02-10 Screw gear

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005140894/11A RU2304736C1 (en) 2006-02-10 2006-02-10 Screw gear

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2304736C1 true RU2304736C1 (en) 2007-08-20

Family

ID=38511980

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005140894/11A RU2304736C1 (en) 2006-02-10 2006-02-10 Screw gear

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2304736C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105402351A (en) * 2015-12-29 2016-03-16 姜坚 Hydraulic stepless transmission

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105402351A (en) * 2015-12-29 2016-03-16 姜坚 Hydraulic stepless transmission

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10550842B2 (en) Epitrochoidal type compressor
JP5080128B2 (en) Screw compressor
US3182900A (en) Twin rotor compressor with mating external teeth
JP4823455B2 (en) Fluid machine provided with a gear and a pair of engagement gears using the gear
EP2852763B1 (en) Reduced noise screw machines
WO2012174651A1 (en) Gerotor mechanism with a synchronization gerotor set
RU2304736C1 (en) Screw gear
US4679996A (en) Rotary machine having screw rotor assembly
RU2214513C1 (en) Gyration machine
CN101196187A (en) Engine rotor engine oil pump
CN201041150Y (en) Engine rotor engine oil pump
RU2282063C1 (en) Rotary machine
WO2013156789A2 (en) Screw machine with variable diameter rotors
EP0276252B1 (en) Screw rotor compressor
RU2767416C1 (en) Rotary volumetric machine
RU2418193C1 (en) Screw compressor with capacity regulator
US5002472A (en) Profiles of screw-type rotors for rotary machines conveying a gaseous fluid
RU2303134C1 (en) Internal engagement rotary machine (versions)
RU2461735C1 (en) Displacement rotary machine
RU2187703C2 (en) Rotary machine
RU2397369C1 (en) Multiphase screw pump
KR102031851B1 (en) Motor operated compressor
RU177656U1 (en) SCREW MACHINE
RU2062358C1 (en) Sliding-vane rotary compressor
CN101476559B (en) Variable displacement pump

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100211

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20120227

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130211