SE428312B - Rotor pair for screw-rotor machine - Google Patents
Rotor pair for screw-rotor machineInfo
- Publication number
- SE428312B SE428312B SE8205382A SE8205382A SE428312B SE 428312 B SE428312 B SE 428312B SE 8205382 A SE8205382 A SE 8205382A SE 8205382 A SE8205382 A SE 8205382A SE 428312 B SE428312 B SE 428312B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- rotor
- flank
- radius
- point
- circle
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
- F01C1/08—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
- F01C1/12—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
- F01C1/14—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
- F01C1/16—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
- F04C18/12—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
- F04C18/14—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
- F04C18/16—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Rotary Pumps (AREA)
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
Abstract
Description
szoszaz-a t 2 I de effektivaste maskinerna av den aktuella typen är rotorernas profil sådan, att varje rotorspàr är asymmetriskt kring en radie dragen från rotorns centrum genom spar- bottnens mittpunkt och försett med en primär och en sekundär flank. Primärflanken är den ledande flanken i ett hanrotorspår respektive den efterföljande flanken i ett hon- rotorspår, när maskinen arbetar som kompressor, och omvänt, när maskinen arbetar som eexpansionsmaskin. szoszaz-a t 2 In the most efficient machines of the type in question, the profile of the rotors is such that each rotor groove is asymmetrical about a radius drawn from the center of the rotor through the center of the spar bottom and provided with a primary and a secondary flank. The primary edge is the leading edge in a male rotor groove and the subsequent edge in a female rotor groove, when the machine works as a compressor, and vice versa, when the machine works as an expansion machine.
\ En sådan rotorprofil visas i brittiska patentet l l97 432, speciellt Fig. 6 och 7. I ett plan vinkelrätt mot rotoraXlarna_innefattar primärflanken i varje honrotorspår en huvudsaklig, konkav del som väsentligen följer en epitrokoid genererad av en punkt nära den radiellt yttersta kanten på den samverkande hanrotorflanken, en mindre sektion av den huvudsakliga flankdelen sträcker sig ut till delningscirkeln och följer en rak radiell linje, samt en konvex addendumdel som följer en cirkelbåge med centrum nära delningscirkeln. Den samverkande primärflanken på hanrotorn innefattar på motsvarande sätt en huvudsaklig, konvex del som väsentligen följer en epitrakoid genererad av den innersta punkten på den mindre sektionen av honrotorspårets primärflank, en mindre konvex sektion av den huvudsakliga flankdelen sträcker sig in till delningscirkeln och följer enveloppen till den raka mindre flanksektionen på honrotorflanken, samt en konkav dedendumdel som följer en cirkelbå9h med centrum nära delningscirkeln. Honrotorspârets sekundärflank innefattar ut till delningscirkeln en huvudsaklig, konkav del som följer en cirkelbâge med centrum utanför delningscirkeln och har en radiell tangentíi sin skär- ningspunkt med delningscirkeln, samt en konvex addendumdel liknande den på primärflanken.Such a rotor profile is shown in British Patent l1997,432, in particular Figs. 6 and 7. In a plane perpendicular to the rotor axes, the primary flank of each female rotor groove includes a major, concave portion which substantially follows an epitrocoid generated by a point near the radially outermost edge of the rotor shaft. cooperating male rotor flank, a smaller section of the main flank portion extends to the dividing circle and follows a straight radial line, and a convex addendum portion following a circular arc with center near the dividing circle. The cooperating primary flank of the male rotor similarly includes a major, convex portion substantially following an epitracoid generated by the innermost point on the smaller section of the primary flank of the female rotor groove, a smaller convex section of the major flank portion extending into the dividing circle and straight smaller flank section on the female rotor flank, as well as a concave dedendum part that follows a circular arc9h with the center near the dividing circle. The secondary flank of the female rotor groove comprises out to the dividing circle a main, concave part which follows an arc of a circle with center outside the dividing circle and has a radial tangent at its intersection with the dividing circle, and a convex addendum part similar to that of the primary flank.
Den samverkande sekundärflanken på hanrotorn innefattar en huvudsaklig, konvex del som följer enveloppen till den huvudsakliga honrotorflanken och som följaktligen har en radiell tangent vid delningscirkeln, samt en konvex dedendum liknande den pâ primär- flanken.The cooperating secondary flank on the male rotor comprises a main, convex part which follows the envelope to the main female rotor flank and which consequently has a radial tangent at the dividing circle, and a convex dedendum similar to that on the primary flank.
Det har visat sig att en rotorprofil av den beskrivna typen ej är idealisk ur alla synpunkter utan är behäftad med nackdelar vad beträffar de hanrotorflankdelar som äro D belägna nära rotorns delningscirkel. Dessa nackdelar hänföra sig speciellt till till* verkningen av rotorerna och bero på flankernas vinklar. Sålunda är vinkeln mellan de 8205382-a 3 två flankerna i ett hanrotorspår vid delningscirkeln så liten att vinkeln mellan axlarna på rotorn och en fräs för dess framställning är praktiskt taget fixerad och nödvändiggör nära nog parallella kanter på fräsbladet vid dettas ytterdel. Detta innebär att det är praktiskt taget omöjligt att framställa den teoretiska profilen medelst en hobbfräs- process. Dessutom följer variationen längs flanken av vinkeln mellan tangenten till flanken och radien genom tangeringspunkten som funktion av avståndet till delnings- cirkeln en huvudsakligen hyperbolisk funktion, vilket innebär att den är väsentligen konstant över huvuddelen av flanken men ökar snabbt inom omrâdet närmast delningscirkeln.It has been found that a rotor profile of the type described is not ideal from all points of view but suffers from disadvantages with regard to the male rotor flank parts which are located D near the rotation circle of the rotor. These disadvantages relate in particular to the manufacture of the rotors and depend on the angles of the flanks. Thus, the angle between the two flanks of a male rotor groove at the dividing circle is so small that the angle between the shafts of the rotor and a cutter for its manufacture is practically fixed and necessitates almost parallel edges of the milling blade at its outer part. This means that it is practically impossible to produce the theoretical profile by means of a hobby milling process. In addition, the variation along the flank of the angle between the tangent to the flank and the radius through the tangent point as a function of the distance to the dividing circle follows a mainly hyperbolic function, which means that it is substantially constant over the main part of the flank but increases rapidly within the area closest to the dividing circle.
Av denna anledning kommer också fräsen att få en snabb variation av sin vinkel vid sin ytterände, d v s en kort krökningsradie, och följaktligen kmnner skärvinklarna i det viktigaste området av rotorflankerna att bli ogynnsamma, vilket nödvändiggör telativt vida toleranser inom detta omrâde. Formen på fräsen medför vidare ett stort slitage på denna samtidigt som en avsevärd mängd material måste avlägsnas vid varje omslipning.For this reason, the cutter will also have a rapid variation of its angle at its outer end, i.e. a short radius of curvature, and consequently the cutting angles in the most important area of the rotor flanks will be unfavorable, necessitating telatically wide tolerances in this area. The shape of the cutter further causes a great deal of wear on it, at the same time as a considerable amount of material must be removed with each grinding.
Följaktligen är antalet erforderliga omslipningar högt samtidigt som antalet möjliga för varje fräs är begränsat, varför verktygskostnaden blir hög. Ytterligare en nackdel är att flankens.krökningsradie sjunker ned till ett nollvärde på delningscirkeln. En sådan krökning är svår att åstadkomma vilket resulterar i en ännu ojämnare yta. Även om ytan vore korrekt skulle emellertid den korta krökningsradien innebära att ytan skulle utsättas för ett mycket högt yttryck.Consequently, the number of required grindings is high while the number possible for each cutter is limited, so the tool cost becomes high. Another disadvantage is that the radius of curvature of the flank decreases to a zero value on the division circle. Such a curvature is difficult to achieve which results in an even more uneven surface. However, even if the surface were correct, the short radius of curvature would mean that the surface would be exposed to a very high surface pressure.
En modifikation av den ovan diskuterade rotorprofilen visas i brittiska patentet l 503 488. Vid denna modifierade rotorprofil följer en innanför och intill delnings- cirkeln belägen sektion av honrotorns sekundärflank i ett plan vinkelrätt mot rotor- axlarna en rät linje som utgör tangent till den cirkelbåge som definierar den huvudsak- liga delen av denna sekundärflanken på den tidigare diskuterade profilen._Denna räta linje bildar vidare en vinkel på 20° med en radiell linje från rotorns centrum till skärningspunkten mellan nämnda flanksektion och rotorns delningscirkel. Den samverkande sekundärflanken på hanrotorn är försedd med en motsvarande sektion belägen utanför och intill delningscirkeln och följer enveloppen till den raka flanksektionen på honrotorn. få detta sätt ökas vinkeln mellan de tvâ flankerna i ett hanrotorspår inom området nära delningscirkeln till ett värde som tillåter hobbning samtidigt som krökningsradien på 8205382-8 den sekundära hanrotorflanken i sin skärningspunkt med delningscirkeln får en viss 'längd som emellertid endast uppgår till ungefär 60 % av produkten mellan delnings- radien och sinusvärdet för 200-vinkeln, medan krökningsradien på primärflanksidan fort- farande är noll. Variationen längs flanken av vinkeln mellan tangenten och radien som funktion av avståndet till delningscirkeln är fortfarande hyperbolisk, vilket innebär en snabb ökning av vinkeln nära delningscirkeln, även om denna ökning inte är lika_ accentuerad som när vinkeln sjunker ned till ett nollvärde. Nackdelarna hos den ovan diskuterade, omodifierade profilen äro således delvis eliminerade dock utan att resul- tera i ideella förhållanden. Dessutom komna honrotorkammarna på detta sätt att' bli .av- i sevärt vekare vilket kan förorsaka problem såväl vid rotortillverkningen som under drift av maskinen till följd av en viss utböjning av kammarna.A modification of the rotor profile discussed above is disclosed in British Patent 1,503,488. In this modified rotor profile, a section of the female flank's secondary flank located in a plane perpendicular to the rotor axes follows a straight line tangent to the arc of the circle. defines the main part of this secondary flank on the previously discussed profile._This straight line further forms an angle of 20 ° with a radial line from the center of the rotor to the point of intersection between said flank section and the pitch of the rotor. The cooperating secondary flank on the male rotor is provided with a corresponding section located outside and adjacent to the dividing circle and follows the envelope to the straight flank section on the female rotor. In this way the angle between the two flanks of a male rotor groove in the area near the pitch circle is increased to a value which allows hobbling while the radius of curvature of the secondary male rotor edge at its point of intersection with the pitch circle has a certain length which only amounts to about 60%. of the product between the pitch radius and the sine value of the 200 angle, while the radius of curvature on the primary flank side is still zero. The variation along the flank of the angle between the tangent and the radius as a function of the distance to the pitch circle is still hyperbolic, which means a rapid increase in the angle near the pitch circle, although this increase is not as accentuated as when the angle drops to a zero value. The disadvantages of the above-discussed, unmodified profile are thus partially eliminated, however, without resulting in non-profit conditions. In addition, in this way the female rotor chambers become considerably weaker, which can cause problems both in the rotor manufacture and during operation of the machine as a result of a certain deflection of the chambers.
Rotorprofilen enligt brittiska patentet l 503 488 är ytterligare modifierad i förhållande till profilen enligt brittiska patentet l l97 432 genom att dedendumdelen av varje pri- märflank på hanrotorn följer en rät linje riktad radiellt mot rotorns centrum, och genom .att addendumdelen av primärflanken i varje honrotorspår är försedd med en motsvarande sektion belägen intill rotorns delningscirkel och följer enveloppen till nämnda flank- 'sektion på hanrotorflanken. Dessa sektioner av primärflankerna på han- respektive hon- rotorerna äro avsedda för en förbättring av så kallad honrotordrift, d v s honrotorn är förbunden med en drivkälla och hanrotorn drives genom direkt flankkontakt mellan rotorer- na, vilket är avsett speciellt för små kompressorer i avsikt att öka hanrotorns varvtal och på så sätt periferihastigheten på rotorerna utan behov av en speciell växellåda.The rotor profile of British Patent 1,503,488 is further modified with respect to the profile of British Patent 1,197,432 in that the dedendum portion of each primary flank of the male rotor follows a straight line directed radially toward the center of the rotor, and in that the addendum portion of the primary flank of each female rotor groove is provided with a corresponding section located next to the dividing circle of the rotor and follows the envelope to said flank section on the male rotor flank. These sections of the primary flanks of the male and female rotors are intended for an improvement of so-called female rotor operation, ie the female rotor is connected to a drive source and the male rotor is driven by direct flank contact between the rotors, which is intended especially for small compressors. the speed of the male rotor and thus the peripheral speed of the rotors without the need for a special gearbox.
Läget av dessa flanksektioner, innanför hanrotorns delningscirkel respektive utanför honrotorns delningscirkel, är avsedd att åstadkomna ingreppsförhållanden mellan dessa flanksektioner som är fördelaktiga för uppkomsten av en smörjande vätskefilm i ingreppet.The position of these flank sections, inside the male rotor pitch circle and outside the female rotor pitch circle, is intended to provide engagement conditions between these flank sections which are advantageous for the formation of a lubricating liquid film in the engagement.
Honrotorns primärflanksektion kommer emellertid i sin skärningspunkt med delningscirkeln att få en radiell tangent och en krökningsradie med nollängd, likartat med förhållandena vid hanrotorflankerna såsom diskuterats ovan i anslutning till den omodifierade profilen.However, at its intersection with the pitch circle, the primary flank section of the female rotor will have a radial tangent and a radius of curvature of zero length, similar to the conditions at the male rotor flanks as discussed above in connection with the unmodified profile.
Av detta skäl är honrotorns primärflanksektion behäftad med nackdelar av samma typ som dem som diskuterats ovan i anslutning till hanrotorflankerna. Vidare komner den raka radiella sektionen av hanrotorns primärflank att ytterligare komplicera skärningen av 8205382-8 _ I rotorn. På grund av dessa nackdelar är en rotorprofil enligt brittiska patentet l 503 488 ej lämplig för praktiskt bruk.For this reason, the primary flank section of the female rotor suffers from disadvantages of the same type as those discussed above in connection with the male rotor flanks. Furthermore, the straight radial section of the primary flank of the male rotor will further complicate the cutting of the rotor in the rotor. Due to these disadvantages, a rotor profile according to British Patent 1,503,488 is not suitable for practical use.
En ytterligare modifikation av rotorprofilen enligt brittiska patentet l l97 432 visas i USA-patentet 4 053 263, där varje'han- och honrotorflank intill delningscirkeln är försedd med en konvex flankdel som följer en evolvent med 20° pressvinkel. Denna evolventflankdel sträcker sig på varje hanrotorflank från en punkt något innanför del- ningscirkeln till en punkt praktiskt taget på den omskrivna cirkeln. Evolventflank- delen på varje honrotorflank sträcker sig mellan en punkt något utanför bascirkeln till en punkt något utanför delningscirkeln. Pâ detta sätt ökar vinkeln mellan de två flankerna i ett hanrotorspår vid delningscirkeln samtidigt som krökningsradierna i skärningspunkterna mellan flankerna och delningscirkeln får ett visst värde, vilket är produkten av delningsradien och sinusvärdet för pressvinkeln. Denna vinkel mellan flan- kerna minskar emellertid snabbt när man rör sig radiellt inåt från delningscirkeln sam- tidigt som variationen hos vinkeln mellan tangent och radie fortfarande är hyperbolisk, vilket innebär en snabb.ökning av vinkeln nära delningscirkeln och in till bascirkeln.A further modification of the rotor profile of British Patent l1997,432 is shown in U.S. Patent 4,053,263, in which each male and female rotor flank adjacent the dividing circle is provided with a convex flank portion following an involute with a 20 ° press angle. This involute flank portion extends on each male rotor flank from a point slightly within the pitch circle to a point substantially on the circumscribed circle. The involute flank portion of each female rotor flank extends from a point slightly outside the base circle to a point slightly outside the pitch circle. In this way, the angle between the two flanks of a male rotor groove at the pitch circle increases while the radii of curvature at the points of intersection between the flanks and the pitch circle acquire a certain value, which is the product of the pitch radius and the sine value of the press angle. However, this angle between the flanks decreases rapidly when moving radially inward from the pitch circle while the variation of the angle between tangent and radius is still hyperbolic, which means a rapid increase in the angle near the pitch circle and into the base circle.
'Dessutom minska flankernas krökningsradier snabbt utefter dessas radiellt innersta delar. Även om denna modifierade profil trots den relativt korta krökningsradien på hanrotor- flankerna_vid delningscirkeln skulle kunna accepteras för tillverkning av rotorer där de direkta kontaktytorna mellan rotorerna äro belägna utanför hanrotorns delningscirkel respektive innanför honrotorns delningscirkel tillåter den inte mer än en mycket kort förlängning av dessa kontaktytor förbi respektive delningscirkel. Den modifierade pro- filen enligt USA-patentet 4 D53 263 är följaktligen ej lämplig för tillverkning av roto-W rer där kontaktytorna på hanrotorn sträcka sig innanför delningscirkeln vilket är spe- ' ciellt väsentligt vid honrotordrift. Även en modifikation av profilen enligt'brittiska patentet l l97 432 visas i brittiska patentet l 358 505 där varje honrotörspår innanför och intill delningscirkeln är försett med en konvex flanksektion som följer en cirkelbâge. Längden på radien till denna cir- kelbåge är av storleksordningen 20 % - 40 % av centrumdistansen mellan rotorerna och centrum för cirkelbågen är belägen utanför honrotorns delningscirkel. vilket innebär szossazeai att den samverkande flanksektionen på hanrotorn i sin skärningspunkt med delningscirkeln har en tangent som bildar en vinkel med rotorradien på endast ungefär 5°, samt att.vidare krökningsradien på flanksektionen i denna punkt är mycket kort och endast uppgår till 60 % - 70'% av produkten mellan delningsradien och sinusfunktionen av 5°-vinkeln. Varia- tionen av vinkeln mellan tangenten och radien är också vid denna profiltyp hyperbolisk och när ett högt värde vid delningscirkeln. Fördelarna med denna profil jämfört med profilen enligt brittiska patentet l l97 432 äro sâledes'negligerbara.In addition, the radii of curvature of the flanks decrease rapidly along their radially innermost parts. Although this modified profile, despite the relatively short radius of curvature of the male rotor flanks at the dividing circle, could be accepted for manufacturing rotors where the direct contact surfaces between the rotors are located outside the male rotor pitch circle and inside the female rotor pitch circle, it does not allow more than a very short extension of these contacts. respective division circle. Accordingly, the modified profile according to U.S. Patent 4 D53 263 is not suitable for the manufacture of rotors where the contact surfaces of the male rotor extend within the dividing circle, which is especially essential in female rotor operation. Also a modification of the profile according to British patent l1997432 is shown in British patent l 358 505 where each female rotor groove inside and next to the dividing circle is provided with a convex flank section which follows an arc of a circle. The length of the radius of this arc of the circle is of the order of 20% - 40% of the center distance between the rotors and the center of the arc of the circle is located outside the pitch circle of the female rotor. which means szossazeai that the cooperating flank section of the male rotor at its point of intersection with the dividing circle has a tangent which forms an angle with the rotor radius of only about 5 °, and that.the further radius of curvature of the flank section at this point is very short and only amounts to 60% - 70 '% of the product between the division radius and the sine function of the 5 ° angle. The variation of the angle between the tangent and the radius is also hyperbolic in this type of profile and reaches a high value in the division circle. The advantages of this profile compared to the profile of British Patent l1997,432 are thus negligible.
Huvudändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en skruvrotonnaskin av den angivna typen vilken kan tillverkas noggrannare och billigare samtidigt som dess verk-” ningsgrad förbättras jämfört med tidigare tillverkade maskiner.The main object of the present invention is to provide a screw rotor machine of the specified type which can be manufactured more accurately and cheaper while at the same time improving its efficiency compared to previously manufactured machines.
Ett annat ändamål är att åstadkomma en skruvrotormaskin som kan anpassas inte endast till hanrotordrift utan också till honrotordrift med åtminstone samma verkningsgrad och mekaniska ti1lförlitlighet.' Ytterligare ett ändamål är att åstadkomma en rotorprofil där varje honrotorkam har en sådan form att dess periferiella vidd ökar kontinuerligt från dess radiellt yttersta till dess radiellt innersta ände vilket innebär en ökad styvhet mot böjpàkänningar. Ännu ett ändamål är att åstadkomma en kontinuerlig rörelse av tätningspunkten längs varje rotorflank från dess ena ände till dess andra när rotorerna rotera.- Huvudändamàlet med uppfinningen uppfylles genom modifiering av rotorprofilen enligt brittiska patentet l 192 432 åtminstone vad beträffar den del av hanrotorns primärflank som ligger inom ett område intill delningscirkeln. I ett plan vinkelrätt mot rotoraxlar- na faller delningspunktsvinkeln, d v s vinkeln mellan tangenten till flanken i dess skärningspunkt med delningscirkeln och rotorradien genom denna punkt, inom området 0.25 F 0.75 rad samtidigt som flankens krökningsradie i denna punkt har en längd som överstiger produkten av rotorns delningsradie och sinusfunktion för delningspunktsvin- keln. Vidare har flanken inom området närmast delningscirkeln en sådan form att för- 8205382-8 7 hâllandet mellan vinkelskillnaden mellan vinkeln mellan tangenten i godtycklig punkt på flanken och rotorradien till denna punkt och delningspunktsvinkeln, och det radiella avståndet från delningscirkeln till denna punkt är väsentligen konstant och ungefär- ligen lika stort som medelvärdet för ett sådant förhållande taget över huvuddelen av flanken på större avstånd från delningscirkeln. På detta sätt förenklas tillverkningen av rotorn oberoende av tillverkningsmetoden. Speciella fördelar erhålles när fräsnings- eller slipningsmetoder användes enär vinkeln mellan verktygets och arbetsstyckets axlar kan väljas för optimala arbetsförhållanden. I kombination med den ökade krökningsradien på den aktuellaiflankdelen resulterar detta i snävare toleranser, en slätare flankyta, mindre verktygsslitage, ett större antal rotorer mellan skärpningarna av verktyget, och en möjlighet att använda högre skärhastigheter. Verktyget kommer vidare att få en form där dess flanker alltid bilda en avsevärd vinkel med varandra, vilket innebär enklare tillverkning av verktyget och framför allt att den materialmängd som mäste borttagas vid varje skärpning reduceras till ett mimimum, så att antalet möjliga skärpningsopera- tioner av.verktyg blir maximal. Med andra ord rotorkvaliteten kommer att förbättras samtidigt som produktionskostnaden minskas. Dessutom reduceras yttrycket på flanken av- sevärt till följd av den ökade krökningsradien intill delningscirkeln. I kombination med att den nya flankprofilen ger en lägre relativ glidhastighet mellan rotorflankerna inom det aktuella området minskas slitaget av rotorerna under drift, vilket innebär såväl en ännu högre mekanisk tillförlitlighet som lägre friktionsförluster. I kombination med de mindre spelen till följd av den förbättrade rotorkvaliteten innebär detta också en avsevärd förbättring av maskinens verkningsgrad.Another object is to provide a screw rotor machine which can be adapted not only to male rotor drive but also to female rotor drive with at least the same efficiency and mechanical reliability. ' A further object is to provide a rotor profile in which each female rotor cam has such a shape that its peripheral width increases continuously from its radially outermost to its radially innermost end, which means an increased rigidity against bending stresses. Yet another object is to provide a continuous movement of the sealing point along each rotor flank from its one end to its other as the rotors rotate. within an area adjacent to the division circle. In a plane perpendicular to the rotor axes, the pitch point angle, i.e. the angle between the tangent to the flank at its point of intersection with the pitch circle and the rotor radius through this point, falls within the range 0.25 F 0.75 row while the flank radius of curvature and sine function for the pitch point angle. Furthermore, the flank within the area closest to the pitch circle has such a shape that the ratio of the angular difference between the angle between the tangent at any point on the flank and the rotor radius to this point and the pitch point angle, and the radial distance from the pitch circle to this point is substantially constant and approximately equal to the mean value of such a ratio taken over the main part of the flank at a greater distance from the dividing circle. In this way, the manufacture of the rotor is simplified regardless of the manufacturing method. Special advantages are obtained when milling or grinding methods are used since the angle between the axes of the tool and the workpiece can be selected for optimal working conditions. In combination with the increased radius of curvature of the actual flank part, this results in narrower tolerances, a smoother flank surface, less tool wear, a larger number of rotors between the sharpenings of the tool, and an opportunity to use higher cutting speeds. The tool will also have a shape where its flanks always form a considerable angle with each other, which means easier manufacture of the tool and above all that the amount of material that must be removed with each sharpening is reduced to a minimum, so that the number of possible sharpening operations. tool becomes maximum. In other words, rotor quality will be improved while reducing production costs. In addition, the surface pressure on the flank is significantly reduced as a result of the increased radius of curvature adjacent to the dividing circle. In combination with the new flank profile providing a lower relative sliding speed between the rotor flanks within the area in question, the wear of the rotors during operation is reduced, which means both even higher mechanical reliability and lower friction losses. In combination with the smaller games due to the improved rotor quality, this also means a significant improvement in the efficiency of the machine.
Det andra ändamålet med uppfinningen uppfylles genom att utforma den primära hanrotor- flanken med en sektion med väsentligen konstant krökningsradie, vilken sektion sträcker sig på båda sidorna om delningscirkeln. Pâ detta sätt kan en lättillverkad kontaktyta erhållas innanför delningscirkeln, vilken kontaktyta har en avsevärd krökningsradie och en fördelaktig tangentvinkel av den typ som diskuterats ovan i anslutning till huvudän- damâlet med uppfinningen.The second object of the invention is fulfilled by designing the primary male rotor flank with a section with a substantially constant radius of curvature, which section extends on both sides of the dividing circle. In this way, an easily manufactured contact surface can be obtained within the dividing circle, which contact surface has a considerable radius of curvature and an advantageous key angle of the type discussed above in connection with the main object of the invention.
Det tredje ändamålet med uppfinningen uppfylles genom att utforma även den sekundära _ u. . «A-»~'=~r-=:W'z~.'onn::a-..~:..«, . 8205382-8 hanrotorflanken med en sektion med en väsentligen konstant krökningsradie som sträcker sig utåt från delningscirkeln och har en delningspunktsvinkel på åtminstone 20° med rotorradien genom delningspunkten. Den därav genererade sekundära honrotorflanken komner då att bli S-fonnad vilket resulterar i en kontinuerlig ökning av honrotorkammens peri- feriella vidd från dess radiellt yttersta till dess ragiellt innersta ände. .r m: ø-n-»wzæczevax-:nzxn-:zr l..°:.e. ~ gDet fjärde-ändamålet med uppfinningen uppfylles genom att ersätta de skarpa hörnen på profilens primärrotorflanker enligt brittiska patentet l l97 432 med korta bågformade delar. Pâ detta sätt kommer flankprofilen att följa en kontinuerlig kurva vilken kan tillverkas noggrannare och med mindre risk för skador på den färdiga rotorn, samtidigt som tätningspunkten rör sig kontinuerligt längs alla flankdelar, vilket resulterar i en bättre tätningsverkan och i en avsevärd minskning av läckagearean på grund av en lokal defekt på den bågformade tätningsdelen jämfört med den läckagearea som uppkommer på grund av en liknande effekt på ett skarpt hörn vid den tidigare rotorprofilen.The third object of the invention is fulfilled by also designing the secondary _ u.. «A-» ~ '= ~ r - =: W'z ~ .'onn :: a - .. ~: .. «,. 8205382-8 male rotor flank having a section with a substantially constant radius of curvature extending outwardly from the pitch circle and having a pitch point angle of at least 20 ° with the rotor radius through the pitch point. The secondary female rotor flank generated therefrom will then become S-shaped, which results in a continuous increase of the peripheral width of the female rotor cam from its radially outermost to its radially innermost end. .r m: ø-n- »wzæczevax-: nzxn-: zr l .. °: .e. The fourth object of the invention is fulfilled by replacing the sharp corners of the primary rotor flanks of the profile according to British patent l1997 432 with short arcuate parts. In this way, the flank profile will follow a continuous curve which can be manufactured more accurately and with less risk of damage to the finished rotor, while the sealing point moves continuously along all flank parts, resulting in a better sealing effect and a significant reduction in leakage area due to of a local defect on the arcuate sealing part compared to the leakage area which arises due to a similar effect on a sharp corner at the previous rotor profile.
I syfte att uppnå dessa ändamål har därför maskinen och rotorerna enligt uppfinningen erhållit de kännetecken som framgå av patentkraven.In order to achieve these objects, therefore, the machine and the rotors according to the invention have obtained the features which appear from the claims.
Uppfinningen kommer nu att beskrivas mer i detalj i anslutning till den visade utförings- formen av en kompressor, vilken visas i bifogade ritningar, där Fig. l visar en vertikal sektion genom en skruvkompressor, tagen efter linjen l-l i Fig. 2, Fig. 2 visar en transversalsektion genom kompressorn i Fig. l, tagen efter linjen 2-2 i Fig. l, Fig. 3 visar en detalj av Fig. 2 i större skala, Fig. 4 visar en annan rotorprofil enligt uppfinningen, 8205382-8 9 Fig. 5 visar en del av hanrotorn enligt Fig. 3, Fig. 6 visar i ett diagram hanrotorflankernas form i förhållande till rotorradien, och Fig. 7 visar profilen på ett frässkär.The invention will now be described in more detail in connection with the illustrated embodiment of a compressor, which is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows a vertical section through a screw compressor, taken along the line II in Fig. 2, Fig. 2 shows a transverse section through the compressor in Fig. 1, taken along the line 2-2 in Fig. 1, Fig. 3 shows a detail of Fig. 2 on a larger scale, Fig. 4 shows another rotor profile according to the invention, 8205382-8 Fig. 5 shows a part of the male rotor according to Fig. 3, Fig. 6 shows in a diagram the shape of the male rotor flanks in relation to the rotor radius, and Fig. 7 shows the profile of a milling cutter.
Den i Fig. l-3 visade skruvkompressorn innefattar ett hus 10, som bildar ett arbetsrum l2 väsentligen i form av två varandra skärande cylindriska borrningar med parallella axlar. huset l0 är vidare försett med en lågtryckskanal l4 och en högtryckskanal l6 för arbetsmediet, vilka kanaler kommunicera med arbetsrummet WZ genom en lågtrycksport l8 respektive en högtrycksport 20.The screw compressor shown in Figs. 1-3 comprises a housing 10, which forms a working space 12 substantially in the form of two intersecting cylindrical bores with parallel shafts. the housing 10 is further provided with a low-pressure channel 14 and a high-pressure channel 16 for the working medium, which channels communicate with the working space WZ through a low-pressure port 18 and a high-pressure port 20, respectively.
I den visade kompressorn är lågtrycksporten l8 i sin helhet belägen i arbetsrummets l2 lâgtrycksändvägg 22 och sträcker sig huvudsakligen på den ena sidan om planet genom borrningarnas axlar. Kompressorns högtrycksport 20 är belägen delvis i arbetsrummets 18 högtrycksändvägg 24, delvis i dess mantelvägg 26, varvid den i sin helhet är belägen på den motsatta sidan om planet genom borrningarnas axlar mot lågtrycksporten l8.In the compressor shown, the low pressure port 18 is located in its entirety in the low pressure end wall 22 of the working space 12 and extends substantially on one side of the plane through the axes of the bores. The high pressure port 20 of the compressor is located partly in the high pressure end wall 24 of the working space 18, partly in its jacket wall 26, it being located in its entirety on the opposite side of the plane through the axes of the bores towards the low pressure port 18.
I arbetsrumet l2 äro två samverkande rotorer anordnade, nämligen en hanrotor 28 och en honrotor 30, varvid notorernas axlar sammanfalla med borrningarnas axlar. Rotorerna 28, 30 äro lagrade i huset medelst cylindriska rullager 32 i lågtrycksändväggen 22 och medelst parade vinkelkontaktkullager 34 i högtrycksändväggen 24. Honrotorn 30 är vidare försedd med en utanför huset l0 utskjutaide axeltapp 26J Hanrotorn 28 har fyra skruvformade kammar 38 och mellanliggande spår 40 med an omslut- ningsvinkel på ungefär 300°. Honrotorn 30 har sex skruvformade kamnar 42 och mellan- liggande spår 44 med en omslutningsvinkel på ungefär 200°. Honrotorkammarna 42 äro för- sedda med addenda 48 belägna radiellt utanför honrotorns 30 delningscirkel 46 och han- rotorspåren 40 äro försedda med motsvarande dedenda 52 belägna radiellt innanför han- rotorns 28 delningscirkel 50. azoszsz-s f» In I arbetsrummets 12 mante1vägg_26 äro ett f1erta1 o1jeinsprutningskana1er"54_anordnade,1 vilka mynna vid skärnings1injen 55 me11an de två borrningar som bi1da árbetsrumet 12.In the working space 12 two cooperating rotors are arranged, namely a male rotor 28 and a female rotor 30, the axes of the notors coinciding with the axes of the bores. The rotors 28, 30 are mounted in the housing by means of cylindrical roller bearings 32 in the low-pressure end wall 22 and by paired angular contact ball bearings 34 in the high-pressure end wall 24. The female rotor 30 is further provided with a shaft pin 26J projecting outside the housing 10. The male rotor 28 has four helical chambers 38 and intermediate grooves 40. enclosing angle of approximately 300 °. The female rotor 30 has six helical cams 42 and intermediate grooves 44 with an enclosing angle of approximately 200 °. The female rotor chambers 42 are provided with addenda 48 located radially outside the dividing circle 46 of the female rotor 30 and the male rotor grooves 40 are provided with corresponding corresponding end 52 located radially inside the dividing circle 50 of the male rotor 28. azoszsz-s f »In In the working space 12 of the working space 12 oil injection channels 54 provided, which open at the cutting line 55 between the two bores forming the working space 12.
Dessa kana1 er 54 bi1 da kornmuni kation me11 an en o1jeti11förse1kammare 58 och arbetsrummet 12. 01ja ti11föres ti11 denna kammare 58 från en icke visad trycko1jekä11a genom en ti11förse1öppning 60 under ett tryck som är högre än det som råder i arbetsrummet 12 invid kana1ernas 54 mynningar.These ducts 54 are connected to the grain communication between an oil supply chamber 58 and the working space 12. They are fed to this chamber 58 from a pressure oil source (not shown) through a supply opening 60 under a pressure higher than that prevailing in the working space 12 adjacent the mouths 54 of the channels.
Såsom visas i Fig. 2 och 3 är varje hanrotorspår 40 försett med en primärflank 62, som är den 1edande f1anken i spåret vid kompressordrift och den efterfö1jande vid expan- sionsmaskindrift, och en sekundärf1ank 64, vi1ken är den efterfö1jande respektive 1e- dande f1anken. Var och en av dessa f1anker 62, 64 sträcker sig från en radie11t innerst be1ägen bottende1 66 i spåret 40 ut ti11 toppen 68 på den när1iggande kammen 38.As shown in Figs. 2 and 3, each male rotor groove 40 is provided with a primary groove 62, which is the leading groove in the groove in compressor operation and the subsequent one in expansion machine operation, and a secondary groove 64, which is the subsequent and leading groove, respectively. Each of these flanks 62, 64 extends from a radially innermost bottom 66 in the groove 40 out to the apex 68 of the adjacent cam 38.
Primärf1anken 62 är sammansatt av tre ti11 varandra ans1utande de1ar. Den första de1en 70-72 av f1anken 62 fö1jer en cirke1båge med radien r] och sitt centrum 74 be1äget på ett avstånd b] från rotorns 28 centrum 76 och sträcker sig från en punkt 70 innanför de1ningscirke1n 50 be1ägen på ett avstånd från rotorns centrum 76, som utgör ungefär 95 % av rotorns de1ningsradie rM, ti11 en punkt 72 utanför de1ningscirke1n 50 be1ägen på ett avstånd från rotorns centrum, som utgör ungefär 110 % av de1ningsradien rM.The primary flank 62 is composed of three contiguous parts. The first portion 70-72 of the flange 62 follows an arc of a circle with the radius r] and its center 74 located at a distance b] from the center 76 of the rotor 28 and extends from a point 70 within the dividing circle 50 located at a distance from the center 76 of the rotor. which constitutes about 95% of the dividing radius rM of the rotor, to a point 72 outside the dividing circle 50 located at a distance from the center of the rotor, which constitutes about 110% of the dividing radius rM.
F1ankde1en 70-72 skär\de1ningscirke1n 50 i en punkt 78 och har i denna punkt en tangent som bi1dar en vinke1 en med en rotorradie 76-78 genom punkten 78. Vinke1n e] är 20° e11er ungefär 0.3 rad. Längden på radien r, är ungefär 1.6 gånger produkten av de1ningsradien rM och sinus e]. Avståndet b] är något större än produkten av de1ningsradien rM och cosinus el. Den andra delen 72-80 av f1anken 62 fö1jer en kurva av ungefärligen epitro- koidisk typ, genererad av en sektion 82?84 på den samverkande primärf1anken 100 i hon- rotorspåret 44, och sträcker sig från punkten 72, där den har en tangent gemensam med den första f1ankde1ens 70-72, ti11 en punkt 80 be1ägen nära kammens 38 topp 68.F1anksek- tionen82-84 fö1jer en cirke1båge med radien rs och sitt centrum 86 be1äget på ett avstånd bs från honrotorns30 centrum. Längden på radien rs är ungefär 5% av avståndet me11an dro- . torernas 28, 30 centra 76, 80. Avståndet bs är ungefär 1ika med produkten me11an hon- :u- mask... ra u- a.- v .wa-...rmuznauz-:annmïmmv . , rotorns 30 de1ningsradie rF och vcosinus el. Krökningsradien på den ungefär1igen epitro- - koidformade kurvan, som definierar den andra f1ankde1en 72-80 minskar kontinuer1igt från H 8205382-s den yttre punkten 00 till den inre punkten 72, där den har ett funktionellt minimum lika med radien r1. Den tredje delen 80-68 av flanken 62 följer en cirkelbàge med radien r3 och sitt centrum 90 beläget på ett avstánd b3 från rotorns 28 centrum 76 och sträcker sig från punkten 80, där den har en tangent gemensam med den andra flankdelens 72-80, till toppen 68. Längden på radien r3 är ungefär 5 % av avståndet mellan rotorer- nas 28, 30 centra 76, 88. Avståndet b3 är ungefär lika med skillnaden mellan rotorns 28 ytterradie och radien r3.The flange portion 70-72 intersects the dividing circle 50 at a point 78 and has at this point a tangent which forms an angle with a rotor radius 76-78 through the point 78. The angle e] is 20 ° or about 0.3 rows. The length of the radius r, is approximately 1.6 times the product of the division radius rM and sine e]. The distance b] is slightly larger than the product of the division radius rM and cosine el. The second portion 72-80 of the flank 62 follows a curve of approximately epitrochoidal type, generated by a section 82-84 on the cooperating primary flank 100 of the female rotor groove 44, and extends from the point 72, where it has a tangent joint with the first flank part 70-72, to a point 80 located near the top of the cam 38 68. The flank section 82-84 follows a circular arc with the radius rs and its center 86 located at a distance bs from the center of the female rotor 30. The length of the radius rs is approximately 5% of the distance me11an dro-. torernas 28, 30 centra 76, 80. The distance bs is approximately 1ika with the product me11an hon-: u- mask ... ra u- a.- v .wa -... rmuznauz-: annmïmmv. , the division radius rF of the rotor 30 and vcosinus el. The radius of curvature of the approximately epitrocooid-shaped curve defining the second flank part 72-80 decreases continuously from H 8205382-s the outer point 00 to the inner point 72, where it has a functional minimum equal to the radius r1. The third part 80-68 of the flank 62 follows a circular arc with the radius r3 and its center 90 located at a distance b3 from the center 76 of the rotor 28 and extends from the point 80, where it has a tangent in common with the second flank part 72-80. to the top 68. The length of the radius r3 is approximately 5% of the distance between the rotors 28, 30 centers 76, 88. The distance b3 is approximately equal to the difference between the outer radius of the rotor 28 and the radius r3.
Den sekundära flanken 64 följer en cirkelbâge med radien rz och sitt centrum 92 beläget på ett avstånd bz från rotorns 28 centrum 76 och sträcker sig från en punkt 94 innanför delningscirkeln 50 belägen på ett avstånd från rotorns centrum 76, som utgör ungefär 95 % av rotorns delningsradie rM, till kamtoppen 68. Sekundärflanken 64 skär delnings- cirkeln'50 i en punkt 96 och har i denna punkt en tangent, som bildar en vinkel ez med en rotorradie 76-96 genom punkten. Vinkeln eg är 30° eller ungefär 0.5 rad. Längden på radien r2 är ungefär l.4 gånger produkten av delningsradien rM och sinus az. Avståndet bz är något större än produkten av delningsradien rM och cosinus eg.The secondary flank 64 follows a circular arc with the radius rz and its center 92 located at a distance bz from the center 76 of the rotor 28 and extends from a point 94 within the dividing circle 50 located at a distance from the center 76 of the rotor, which constitutes approximately 95% of the rotor. pitch radius rM, to the crest 68. The secondary flank 64 intersects the pitch circle '50 at a point 96 and has at this point a tangent which forms an angle ez with a rotor radius 76-96 through the point. The angle eg is 30 ° or about 0.5 row. The length of the radius r2 is approximately 1.4 times the product of the division radius rM and sine az. The distance bz is slightly greater than the product of the division radius rM and cosine eg.
Bottendelen 66 är sammansatt av en större, konvex sektion cylindrisk kring rotorns centrum 76 och tvâ mindre, konkava sektioner för kontinuerlig övergång till rotorns pri- mär- och sekundärflanker i punkterna 70 respektive 94.The bottom portion 66 is composed of a larger, convex section cylindrical about the center 76 of the rotor and two smaller, concave sections for continuous transition to the primary and secondary flanks of the rotor at points 70 and 94, respectively.
Kamtoppen 68 följer en konvex cirkelbåge med sitt centrum 98 på delningscirkeln 50 för kontinuerlig övergång till rotorns 28 primära och sekundära flanker 62, 64.The cam tip 68 follows a convex arc of a circle with its center 98 on the pitch circle 50 for continuous transition to the primary and secondary flanks 62, 64 of the rotor 28.
Varje honrotorspår 44 är försett med en primär flank 100, som den efterföljande flanken i spåret vid kompressordrift och den ledande flanken vid expansionsmaskindrift, och en sekundär flank l02, vilken är den ledande respektive efterföljande flanken. Var och en av dessa flanker l00, lO2 sträcker sig från en radiellt innerst belägen bottendel l04 i spåret 44 ut till toppen 106 på den närliggande kammen 42.Each female rotor groove 44 is provided with a primary flank 100, such as the trailing edge of the groove in compressor operation and the leading edge in expansion machine operation, and a secondary edge 102, which is the leading and trailing edge, respectively. Each of these flanks 100, 10 2 extends from a radially innermost bottom portion 104 of the groove 44 out to the top 106 of the adjacent ridge 42.
Den primära flanken l00 är sammansatt av tre till varandra anslutande delar. Den första \ 82U5382~8 12 fiankaeien ins-az sträcker sig från kamtappšnlios :iii en punkt ae aan ¥šije} šnveioppen till den första flankdelen 70-72 på den samverkande primärflanken 62 på hanrotorn 28.The primary flank 100 is composed of three interconnecting parts. The first flank extends from the camshaft: iii a point ae aan ¥ šije} šnveioop to the first flank portion 70-72 of the cooperating primary flank 62 of the male rotor 28.
Den andra delen är den ovan i anslutning till den andra flankdelen 72-80 på hanrotorns 28 primärflank 62 beskrivna flanksektionen 82-84. Det skall observeras att denna sektion 82-84 kan minskas ned till nollängd, varvid emellertid sektionen ersättes med ett trub- bigt hörn. Den tredje flankdelen 84-104 sträcker sig från punkten 84 till bottendelen l04 och följer en kurva genererad av den tredje flankdeien 80-68 på hanrotorns 28 sam- verkande primärfiank 62.The second part is the flank section 82-84 described above in connection with the second flank part 72-80 on the primary flank 62 of the male rotor 28. It should be noted that this section 82-84 can be reduced down to zero length, however, the section is replaced with a blunt corner. The third flank portion 84-104 extends from point 84 to the bottom portion 104 and follows a curve generated by the third flank portion 80-68 on the cooperating primary flank 62 of the male rotor 28.
Honrotorspårets 44 sekundärflank l02 följer en konvex-konkav kurva med en inflexions- punkt och är genererad av den samverkande sekundärflanken 64 på hanrotorn 28.The secondary flank I02 of the female rotor groove 44 follows a convex-concave curve with an inflection point and is generated by the cooperating secondary flank 64 on the male rotor 28.
Honrotorns 30 kamtopp l06 är sammansatt av en större, konvex sektion cylindrisk kring rotorns centrum 88 samt två.mindre konvexa sektioner för kontinuerlig övergång till rotorns 30 primära och sekundära flanker l00, l02.The cam tip 106 of the female rotor 30 is composed of a larger, convex section cylindrical around the center 88 of the rotor and two smaller convex sections for continuous transition to the primary and secondary flanks 100, 102 of the rotor 30.
Honrotorns 30 bottendel l04 följer en konkav cirkelbåge med centrum l08 på delningscir- keln 46 för kontinuerlig övergång till rotorns 30 primära och sekundära flanker l00, l02.The bottom portion 104 of the female rotor 30 follows a concave arc of a circle with the center 108 on the dividing circle 46 for continuous transition to the primary and secondary flanks 100, 102 of the rotor 30.
Det skall observeras att det också är möjligt att utforma toppdelen 68 på hanrotorn 28 och bottendelen l04 på honrotorn 30 som cirkelbågar kring respektive rotorcentrum 76, 88.It should be noted that it is also possible to design the top part 68 of the male rotor 28 and the bottom part 104 of the female rotor 30 as circular arcs around the respective rotor centers 76, 88.
Det är vidare möjligt att ersätta de mindre konvexa sektionerna på honrotorns 30 kamtopp 106 och den tredje flankdelen 80-68 på hanrotorns 28 primärflank 62 med trubbiga hörn.It is further possible to replace the smaller convex sections on the cam tip 106 of the female rotor 30 and the third flank portion 80-68 of the primary flank 62 of the male rotor 28 with obtuse corners.
Fig. 4 visar en rotorprofil av samna generella uppbyggnad för en kombination av en han- rotor med fem kammar och spår och en honrotor med sju kammar och spår.Fig. 4 shows a rotor profile of the same general construction for a combination of a male rotor with five cams and grooves and a female rotor with seven cams and grooves.
Fig. 5 visar vinkeln markerad "c+n" mellan tangenten till en hanrotorflank och en rotor- radie till tangeringspunkten, där avståndet från denna punkt till rotorns centrum 76 är markerat med "r", det radiella avståndet från punkten till delningscirkeln 50 är marke- rat med “e“, och rotorns delningsradie är markerad med "rM". 8205382-8 13 Fig. 6 visar i ett diagram variationen av “p/e", såsom markerats i Fig. 5, som en funktion av det radiella avståndet "r/rM" från rotorns centrum 76 till den aktuella tangeringspunkten. Kurvan "a" hänför sig till den sekundära flanken 64 i Fig. 3, kurvan "b" hänför sig till den primära flanken 62 i Fig. 3, kurvan "c" hänför sig till den mot- svarande primärflanken "ll6“ i den rotorprofil, som visas i Fig. 6 av det brittiska patentet l 197 432, och kurvan "d" visar som en jämförelse för en flank likartad med den som gäller för kurvan "c", där flankdelen närmast delningscirkeln har ersatts med en flankdel av evolventtyp med en pressvinkel på 20°.Fig. 5 shows the angle marked "c + n" between the tangent to a male rotor flank and a rotor radius to the tangent point, where the distance from this point to the center of the rotor 76 is marked with "r", the radial distance from the point to the pitch circle 50 is - marked with "e", and the pitch radius of the rotor is marked with "rM". Fig. 6 shows in a diagram the variation of "p / e", as marked in Fig. 5, as a function of the radial distance "r / rM" from the center of the rotor 76 to the current tangent point. "refers to the secondary edge 64 in Fig. 3, the curve" b "refers to the primary edge 62 in Fig. 3, the curve" c "refers to the corresponding primary edge" 166 "in the rotor profile shown in Fig. 6 of British Patent I 197 432, and the curve "d" shows as a comparison for a flank similar to that of the curve "c", where the flank part closest to the dividing circle has been replaced by a flank part of the involute type with a press angle of 20 °.
Såsom klart visas i detta diagram följer förhållandet "u/e" för den hittills använda primärflanktypen, kurvan "c", en funktion av väsentligen hyperbolisk typ med en asymptot vid delningscirkeln. Med andra ord varierar tangentens vinkelavvikelse mycket snabbt med tangeringspunktens radiella läge inom omrâdet närmast delningscirkeln. Detta innebär att en fräs för framställning av en sådan flank även kommer att få en form; där dess skärande kant får en snabb'riktningsändring och en snabb ändring av sin krökningsradie, vilket i sin tur resulterar i mycket höga krav på fräsens exakthet för tillverkning av en rotor med acceptabla toleranser.As clearly shown in this diagram, the ratio "u / e" for the primary flank type used so far, the curve "c", follows a function of substantially hyperbolic type with an asymptote at the division circle. In other words, the angular deviation of the tangent varies very rapidly with the radial position of the tangent point within the area closest to the pitch circle. This means that a cutter for producing such a flank will also have a shape; where its cutting edge undergoes a rapid change of direction and a rapid change of its radius of curvature, which in turn results in very high demands on the accuracy of the cutter for the manufacture of a rotor with acceptable tolerances.
\ Genom att ersätta flankens rotdel med en flankdel av evloventtyp erhålles en viss för- bättring. Emellertid följer, såsom visas i diagrammet genom kurvan "d", även i detta fall förhållandet "u/e" en funktion av samma grundtyp även om dess mest kritiska del flyttas från delningscirkeln till evolventens bascirkel.By replacing the root part of the flank with a flank part of the evlovent type, a certain improvement is obtained. However, as shown in the diagram by the curve "d", even in this case the relation "u / e" follows a function of the same basic type even if its most critical part is moved from the division circle to the base circle of the involute.
Den aktuella profilens primärflank 62, visad i Fig. 3, resulterar emellertid i en helt annan funktion för förhållandet “u/e". Såsom visas i diagrammet, kurvan "b", närmar sig funktionen en rät linje, speciellt inom det område, som sträcker sig på båda sidor om delningscirkeln. Vidare uppgår värdet på funktionen i detta område till ungefär l.6 och är väsentligen konstant samt ungefärligen lika med medelvärdet på förhållandet för tan- geringspunkten belägen på större avstånd från rotorns centrum. Enligt uppfinningen skall detta värde på funktionen "p/e" väljas så att 8205382-8 14 1 - c/coszc 11/6 = tg e där c är en konstant med ett maximivärde på ungefär 0.4, ett minimivärde på ungefär 0.1, och ett optimalt värde på 0.2-0.3.However, the primary edge 62 of the current profile, shown in Fig. 3, results in a completely different function for the ratio "u / e". As shown in the diagram, the curve "b", the function approaches a straight line, especially in the area which Furthermore, the value of the function in this range amounts to approximately 1.6 and is substantially constant and approximately equal to the mean value of the ratio of the tangent point located at a greater distance from the center of the rotor. the function "p / e" is selected so that 8205382-8 14 1 - c / coszc 11/6 = tg e where c is a constant with a maximum value of about 0.4, a minimum value of about 0.1, and an optimal value of 0.2-0.3 .
Den aktuella profilens sekundärflank 64, visad i Fig. 3 resulterar i en liknande funk- tion för förhållandet "u/e". Såsom visas i diagrammet, kurvan "a", följer funktionen över flankens huvuddel såväl innanför som utanför delningscirkeln en väsentligen rät linje och har ett praktiskt taget konstant värde på ungefär l.l, vilket faller inom om- rådet för den ovan angivna formeln.The secondary edge 64 of the current profile, shown in Fig. 3, results in a similar function for the ratio "u / e". As shown in the diagram, the curve "a", the function over the main part of the flank both inside and outside the dividing circle follows a substantially straight line and has a practically constant value of approximately l.l, which falls within the range of the above formula.
Genom att utforma flankerna i varje hanrotorspår i enlighet med uppfinningen varierar tangentens avvikelsevinkel i proportion till tangeringspunktens radiella läge, speciellt inom området intill delningscirkeln och beläget på bägge sidor därom. Detta innebär att en fräs för tillverkning av en sådan profil kommer att ha en form, där den skärande kanten på fräsen följer en kurva utan snabba förändringar i riktning eller kröknings- radie, vilket i sin tur resulterar i mycket snäva toleranser på en därmed tillverkad rotor, jämfört med en rotor av den gamla typen enligt Fig. 5 i brittiska patentet l 197 432 vid samma toleranser på fräsarna. Med andra ord kommer kvaliteten på rotorerna och därigenom verkningsgraden på den skruvrotormaskin, i vilken de monterats, att öka avsevärt utan någon ökning av tillverkningskostnaden. Tvärtom kan till och med kostna- derna minska eftersom den nya fräsen för den nya rotorprofilen är enklare och således billigare att tillverka.By forming the flanks of each male rotor groove in accordance with the invention, the deviation angle of the tangent varies in proportion to the radial position of the tangent point, especially in the area adjacent to the pitch circle and located on both sides thereof. This means that a cutter for manufacturing such a profile will have a shape in which the cutting edge of the cutter follows a curve without rapid changes in direction or radius of curvature, which in turn results in very tight tolerances on a rotor manufactured therewith. , compared to an old type rotor according to Fig. 5 of British Patent 1 197 432 at the same tolerances on the cutters. In other words, the quality of the rotors and thereby the efficiency of the screw rotor machine in which they are mounted will increase considerably without any increase in the manufacturing cost. On the contrary, even the costs can be reduced because the new cutter for the new rotor profile is simpler and thus cheaper to manufacture.
Detta visas ytterligare i Fig. 7, där frässkäret för en skivfräs avsedd för uppfinningen _ visas med en kontinuerlig linje medan motsvarande frässkär för ovannämnda gamla rotor- profil visas med en streckad linje. Såsom klart visas är vinkeln mellan de två flankerna på frässkäret mycket större för fräsen för den nya rotorprofilen än för fräsen för den gamla profilen. Detta förhållande är mest dominerande vid skärets ytterände, där vin- keln mellan skärflankerna har ett minimum. Minimivinkeln för det frässkäret är således ungefär 480, vilket är ungefär fyra gånger större än för det gamla frässkäret, där _ 15 i 8205382-e denna vinkel är endast ungefär l2°. Följaktligen kommer antalet möjliga omslipningar för det nya frässkäret innan det är nedslitet till minimistorlek att bli många gånger större än för det gamla skärbladet, eftersom den mängd material som måste bortslipas vid varje tillfälle kommer att reduceras drastiskt. Verktygakostnaden kan således skäras ned drastiskt, vilket innebär en ännu mer ekonomisk tillverkning av skruvrotormaskinerna.This is further shown in Fig. 7, where the milling cutter for a disc milling cutter intended for the invention is shown with a continuous line, while the corresponding milling cutter for the above-mentioned old rotor profile is shown with a broken line. As clearly shown, the angle between the two flanks of the cutter insert is much larger for the cutter for the new rotor profile than for the cutter for the old profile. This ratio is most dominant at the outer end of the insert, where the angle between the cutting edges has a minimum. The minimum angle for that milling cutter is thus about 480, which is about four times larger than for the old milling cutter, where in this angle it is only about 120 °. Consequently, the number of possible grindings for the new cutter before it is worn down to a minimum size will be many times greater than for the old cutting blade, since the amount of material that must be ground at each time will be drastically reduced. The tool cost can thus be drastically reduced, which means an even more economical manufacture of the screw rotor machines.
Formen på frässkäret innebär vidare fördelaktigare skärvinklar och mindre slitage av detta, vilket innebär ett större antal tillverkade rotorer mellan på varandra följande omslipningar. Dessutom tillåter den nya profilen ett större område för att välja vinkeln mellan verktyget och arbetsstycket under tillverkningen, vilket i sin tur medför att skärvinklarna bli ännu mer optimala, så att slitaget på verktyget reduceras ännu mer sam- tidigt som det möjliggör en ökning av skärhastigheten. Med andra ord uppfinningen möjlig- gör att tillverka en effektivare maskin för en avsevärt lägre kostnad än den som gällde för den gamla mindre effektiva maskinen.The shape of the milling cutter further means more advantageous cutting angles and less wear thereof, which means a larger number of manufactured rotors between successive grindings. In addition, the new profile allows a larger area to select the angle between the tool and the workpiece during manufacture, which in turn means that the cutting angles become even more optimal, so that the wear on the tool is reduced even more while allowing an increase in cutting speed. In other words, the invention makes it possible to manufacture a more efficient machine for a considerably lower cost than that which applied to the old less efficient machine.
Fastän de ovannämnda diskussionerna begränsats till skivfräsmetoder förefinnes samma fördelar ocksâ vid andra skärande bearbetningsmetoder, såsom hobbning och slipning.Although the above discussions are limited to disc milling methods, the same advantages are present with other cutting machining methods, such as grinding and grinding.
Liknande eller motsvarande fördelar kunna också uppnås, om rotorerna tillverkas med andra metoder inklusive plastisk bearbetning och gjutning.Similar or similar benefits can also be achieved if the rotors are manufactured by other methods including plastic machining and casting.
\ Det bör vidare observeras att den första flankdelen har en sådan krökningsradie att yttrycket pa rotorflankerna minimeras, vilket i kombination med en minskad relativ glid-' hastighet resulterar i mindre friktionsförluster och minskat slitage av rotorerna under skruvrotormaskinens drift.It should further be noted that the first flank portion has such a radius of curvature that the surface pressure on the rotor flanks is minimized, which in combination with a reduced relative sliding speed results in less friction losses and reduced wear of the rotors during operation of the screw rotor machine.
Det förhållandet att åtminstone hanrotorns primärflank sträcker sig innanför delnings- cirkeln tillåter att kontaktytan mellan rotorflankerna på denna sida kan anordnas på den sida om respektive delningscirklar, vilket resulterar i en möjlighet att använda engi honrotordrift, där den relativa rörelsen mellan samverkande flanker är sådan, att en smörjoljefilm positivt uppbygges mellan kontaktytorna. 8205382-8 'lfz Medelst den föreliggande uppfinningen är det således möjligt att tillverka ett par rotorer för en skruvrotormaskin, så att denna erhåller högre verkningsgrad, mindre slitage och en möjlighet att använda såväl han- som honrotordrift. Rotorerna komma vidare oberoende av tillverkningsmetod att bli enklare och billigare att tillverka än liknande rotorer av tidigare kända typer.The fact that at least the primary flank of the male rotor extends within the dividing circle allows the contact surface between the rotor flanks on this side to be arranged on the side of the respective dividing circles, resulting in a possibility to use a female rotor drive, where the relative movement between cooperating flanks is such a lubricating oil film positively builds up between the contact surfaces. 8205382-8 'lfz By means of the present invention it is thus possible to manufacture a pair of rotors for a screw rotor machine, so that it obtains higher efficiency, less wear and an opportunity to use both male and female rotor operation. The rotors will continue to be simpler and cheaper to manufacture, regardless of the manufacturing method, than similar rotors of previously known types.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE8205382A SE428312B (en) | 1982-09-20 | 1982-09-20 | Rotor pair for screw-rotor machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE8205382A SE428312B (en) | 1982-09-20 | 1982-09-20 | Rotor pair for screw-rotor machine |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE8205382D0 SE8205382D0 (en) | 1982-09-20 |
| SE8205382L SE8205382L (en) | 1982-11-14 |
| SE428312B true SE428312B (en) | 1983-06-20 |
Family
ID=20347929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE8205382A SE428312B (en) | 1982-09-20 | 1982-09-20 | Rotor pair for screw-rotor machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SE (1) | SE428312B (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1988000294A1 (en) * | 1986-07-08 | 1988-01-14 | Svenska Rotor Maskiner Ab | Screw rotor compressor |
-
1982
- 1982-09-20 SE SE8205382A patent/SE428312B/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1988000294A1 (en) * | 1986-07-08 | 1988-01-14 | Svenska Rotor Maskiner Ab | Screw rotor compressor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE8205382D0 (en) | 1982-09-20 |
| SE8205382L (en) | 1982-11-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI70074B (en) | SKRUVROTORMASKIN | |
| US3787154A (en) | Rotor profiles for helical screw rotor machines | |
| US20090304473A1 (en) | Method for the milling of blisks | |
| CA1057252A (en) | Screw rotor machine | |
| CS235096B2 (en) | Rotors with spiral ribs | |
| EP0174081B1 (en) | Screw rotor compressor or expander | |
| US2031888A (en) | Tooth curve for rotors and gears | |
| SE450149B (en) | BOLT CUTTER | |
| US3918315A (en) | High capacity gearing | |
| CN1026019C (en) | Free standing blade for use in low pressure steam turbine | |
| US4406602A (en) | Screw rotor with specific tooth profile | |
| SE428312B (en) | Rotor pair for screw-rotor machine | |
| US2467121A (en) | Method of making vane tracks | |
| EP0961009B1 (en) | Conjugate screw rotor profile | |
| GB2092676A (en) | Rotary Positive-displacement Fluid-machines | |
| SE427952B (en) | Screw-rotor machine | |
| US1771023A (en) | Turbine blade and method of producing same | |
| US4869623A (en) | Method of broaching outer periphery of lobe-type rotor of roots-type fluid machine, and broaching cutter used in the method | |
| US4627770A (en) | Gear cutter | |
| CN111895067A (en) | Novel end-toothed disc and machining method | |
| USRE28696E (en) | Pitch point action gearing | |
| US7163387B2 (en) | Meshing helical rotors | |
| US2627650A (en) | Method of making vane tracks for hydrodynamic machines | |
| JPS60147590A (en) | Parallel external shaft rotary piston compressor | |
| US2252044A (en) | Cutter for cutting gears |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NAL | Patent in force |
Ref document number: 8205382-8 Format of ref document f/p: F |
|
| NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 8205382-8 Format of ref document f/p: F |