SE455525B - Honrotor med spiralkammar - Google Patents

Description

455 525 Ytterligare ändamål och särdrag med avseende på uppfin- ningen kommer att framgå närmare under hänvisning till den följande beskrivningen i samband med bifogade ritningar.

Figur 1 visar en vy av en profil hos en del av en dri- ven honrotor§ definierad enligt uppfinningen.

Figur 2 visar en partialvy av en profil hos en del av en samverkande, drivande hanrotor, definierad enligt uppfin- ningen. Ä Figur 3 visar en vy av hela profilerna hos rotorerna en- ligt figurerna 1 och 2 i samverkande ingrepp.

Figur 4 visar en skiss av skruvkompressorprestandakur- vor.

Såsom framgår av figur 1 har den drivna honrotorn 10 en- ligt en utföringsform av uppfinningen sex spiralkammar 12 (endast två visas helt) samt lika många mellanliggande spi- ralspår 14 (inte alla visas helt). Honrotorn 10 har i för- hållande till sin samverkande hanrotor (figur 2) en delnings- cirkel 16 och en vridningsaxel 18. Axeln 18 bildar ett ge- mensamt plan 20 med hanrotorns vridningsaxel när de tvâ roto- rerna är anordnade i samverkande kuggingrepp.

Enligt uppfinningen definieras honrotorns 10 profil en- ligt följande. Sektion B-C hos honrotorn 10 är en cirkel- båge 22 med centrum på delningscirkeln 16; Cirkelbågen 22 börjar under planet 20 och sträcker sig något litet mer än halva vägen uppför den drivna ledande flanken 24 hos rotorn.

Sektion C-D hos honrotorn 10 är en evolventsektion 26, som bildar tangent till cirkelbâgen 22 vid C. Evolventsektionen 26 slutar där den skär honrotorns delningscirkel 16. Sek- tion D-E hos honrotorn 10 är en elliptisk sektion 28, som är vald för att vara tangent till evolventsektionen 26 vid punkt D och tangent till ytterdiametercirkeln 30 vid E.

Sektion E-E1 hos honrotorn är en del av en cirkelbåge 32.

Sektion B-A hos honrotorn är en epitrokoid 34, som genere- rats av en punkt H på hanrotorn (figur 2). Punkt A ligger på honrotorns delningscirkel 16. Sektion A-E1 hos honrotorn är en cirkelbåge 36, som har sitt centrum på honrotorns del- ningscirkel 16, tangent till sektion 32, varvid bågen passe- rar genom punkten A._ 455 525 Enligt figur 2 har den drivande hanrotorn 38 enligt en utföringsform av uppfinningen fem spirallober 40 (endast en visas helt) och samma antal mellanliggande spiralspår 42 (endast tvâ visas). Relativt sin samverkande honrotor 10 (figur 1) har hänrotorn en delningscirkel 44 och en vrid- ningsaxel 46. Såsom framgår bildar axlarna 18 och 46, då rotorerna 10 och 38 befinner sig i samverkande kuggingrepp, det gemensamma planet 20.

Enligt uppfinningen definieras hanrotorns 38 profil på följande sätt. Sektion H-I hos hanrotorn 38 är en cirkel- båge 48 med sitt centrum på hanrotorns delningscirkel 44.

Cirkelbågen 44 är identiskt likadan som cirkelbågen 22 (B-C) hos honrotorn-10. Sektion I-J är en genererad sektion 50, som genereras av evolventsektionen 26 (D-C) hos hon- rotorn 10. Sektion J-K är en genererad sektion 52. Den genereras av den elliptiska sektionen 28 (D-E) hos hon- rotorn m. sektion k-k, är en eirkeibage 54. sektion e-H är en epicykloid 56, som genereras av punkt A på honrotorn . Sektion G-K, är en cirkelbåge 58 med sitt centrum på delningscirkeln 44. Såsom visas i figur 3 är rotorerna 10 och 381 kuggingrepp och evolventsektionen_26 hos honrotorn avgränsar en väsentligen tätande gränsyta tillsammans med den genererade sektionen 50 (I-J) hos-hanrotorn 38.

Den däremellan definierade tryckvinkeln är approximativt fyrtio båggrader. När den elliptiska sektionen 28 (D-E) hos honrotorn 10 är sluten på den genererade sektionen 52 (J-K) hos hanrotorn (såsom visas med streckad linje i figur 3) är tryckvinkeln däremellan väsentligen oförändrad.

Läget, dvs början, sträckningarna och slutet, av evol- ventsektionen och den elliptiska sektionen 26 respektive 28 är kritiskt för definitionen av de ovannämnda tryck- vinklarna. Genom fullständigt uppdagande anges startpunkten för evolventsektionen 26. Honrotorn 10 har en total dia- meter, som definieras genom cirkeln 30, och spåren 40 har radiellt inre punkter som definierar en minimispârdia- meter 60. Evolventsektionen 26 sträcker sig utåt utmed den främre flanken från startpunkten C och punkten C är be- lägen vid en diameter, som befinner sig väsentligen mitt 455 525 4 mellan den generella diametern 30 och minimispârdiametern 60.

Evolventsektionen 26 slutar vid delningscirkeln (vid D) och övergår jämnt i anslutning till den elliptiska sek- tionen 28. Den senare sektionen övergår också jämnt och i anslutning till den yttre cirkelsektionen 32.

I denna S/6-rotorkonfiguration (dvs femlobig hanrotor och sexkammars honrotor) finns det en ytterligare signifi- kant geometri, som är en funktion av en minimalt tillåten kambredd, längderna av den elliptiska sektionen 28 och evolventsektionen 26 samt gränsytan mellan den genererade sektionen 34 och cirkelsektionen 22. Den senare gränsytan uppträder vid punkt B och den främre avslutningen av den elliptiska sektionen 28 uppträder vid punkt E (på den yttre diametern 30).Nu måste en rät linje, som drages mel- lan gränsytpunkten B och den ovannämnda avslutningen E, väsentligen korsa startpunkten C och evolventsektionen 24.

Förutom de förbättrade tryckvinklarna (tidigare angivet) kan nämnas att rotorprofilerna definierar tätningspunkter 64, 66 och 68 (figur 3), som i samverkan definierar en ficka 70 med komprimerad gas. Tätningspunkten 64 är vä- sentligen en yttätning med avsevärd verkan. Den erhålles mellan evolventsektionen 26 hos honrotorn 10 och den gene- rerade sektionen 50 hos hanrotorn. Tätningspunkterna 66 och 68 är väsentligen punktkontakttätningar och har där- för begränsad verkan. Tätningspunkten 66 definieras av gränsytan för punkten H på hanrotorn 38 och den generera- de ytan 34 på honrotorn 10. Tätningspunkten 68 definieras av gränsytan för punkten A på honrotorn 10 och den genere- rade ytan 56 på hanrotorn. Nu är det så att rotorprofiler- na samverkar för att avgränsa fickan 70 med sådan form och effekt att ett positivt moment appliceras på honrotorn 10 och de mindre effektiva tätningspunkterna 66 och 68 för- bättras. Detta förklaras i den efterföljande texten.

Såsom visas i figur 3 åstadkommer rotorerna vridning en- ligt de på desamma åskådliggjorda pilarna, varvid honrotorn rör sig medurs och den samverkande hanrotorn 38 vrider sig moturs. Fickan 70 definieras såsom en böjd månskära 455 525 för applicering av det mesta gastrycket utmed en väsentlig längd av den främre flanken av honrotorns kam, vilken pres- sas medurs eller i positiv vridningsriktning. Samtidigt applicerar fickans gastryck ett likadant tryck på den främ- re flanken av hanrotorns lob. Såsom resultat flyttas eller påverkas punkternas 66 och 68 mindre säkra tätningar änd- ligt till närmare ingrepp, varigenom deras kritiska tät- ning förbättras.

Detta är naturligtvis ett mycket väl utvecklat tekniskt område och förbättringar kommer nu i små tillskott. Även finesserna med avseende på profilförfiningar, presstryck och geometrier kan först synas ha liten innovativ signifi- kans. Likväl är dessa förfiningar, om de verkligen erbju- der lovvärda förbättringar med avseende på maskinprestanda och energiinbesparingar, lovvärda och för tekniken framåt.

De nya här angivna profilerna utgör dylika lovvärda för- bättringar. Figur 4 visar prestandakurvor med avseende på relativt varandra jämförbara skruvkompressorer, kompresso- rer, som för närvarande finns på marknaden, angivna med beteckningarna "G" och "K". Kurvan "I" härleddes från en första generationens prototypskruvkompressor, generellt definierad enligt uppfinningen, och kurvan "II" härleddes från en senare andra generationens prototypskruvkompressor, vilken är mera bestämt eller noggrant definierad enligt uppfinningen. Det torde inses att det lägre BHP-värdet och den relativa plattheten hos den kurva, som hör samman med kurva "II"-kompressorn vittnar om ett signifikant fram- steg inom tekniken. Detta framgår av vad som här visas av- seende de nya profilförfiningarna, de förbättrade tryck- vinklarna och de specifika profilgeometriformerna.

Förutom vad som redan angivits har honrotorn 10, speciellt, ytterligare specifika geometriformer, som ger dess effektivitet. Exempelvis innefattar en cirkelbáge 72, som drages från ett centrum vid den främre punkten B hos den genererade yta, som skär den bakre punkten A (hos den genererade ytan 34), en radie, som är väsentligen exakt två gånger radien av en cirkelbåge 74, som drages från ett centrum vid startpunkten C hos evolventsektionen 26, som 455 525 skär startpunkten D hos den eïliptiska sektionen 28. Den eïïiptiska sektionen 28 omspänner en radieïl båge 76, som är inte mindre än två gånger den radieHa båge 78, som om- spännes av cirkeïbâgen 36. Bredden av profiïen hos kammen (kammarna) 12 vid den radieïlt sett yttre ytan-(E-E1) är -mindre än en tredjedei av bredden över profiïen vid Täget för startpunkten C hos evoïventsektionen 26.

Dessa geometriformer, reïativa mått och förhållanden har omsorgsfullt härïetts och definierats för att ge de med avseende på prestanda förbättrade profiïerna hos de nya rotorerna 10 och 38 och omfattas av uppfinningen.

Ehuru uppfinningen har beskrivits med avseende på specieïïa utföringsformer så torde kïart inses att detta endast har gjorts såsom exempeï och att det inte är avsett att begränsa uppfinningens ram, sådan denna framgår av patentkraven.

Claims (3)

10 15 20 25 30 455 525 PATENTKRAV

1. l. Honrotor (10),som har spiralkammar (12) och mellanliggande spår (14) och som är roterbar kring en axel (18) för samverkande ingrepp, inuti ett maskinhus, med en samverkande för ingrepp avsedd hanrotor (38) för att fluidum, som införes i huset, kommer att mottagas i nämnda spår och beroende på samverkande ingrepp och vridning med avseende på rotorerna kommer att få sitt tryck ändrat, k ä n n e t e c k n a d därav, att flankerna av nämnda honrotors spår (14) är huvudsakligen konkava, varvid vart och ett av spåren har en främre flank (24) och en bakre flank (34) relativt en given vridningsrikt- ning för rotorn och varvid nämnda främre flank utgöres av en cirkelbáge (22) vid dess rot, följd av en mellan- liggande evolventsektion (26), och följd av en elliptisk sektion (28), som är kontinuerlig med en yttre spets (28,32,36) hos honrotorn, varvid nämnda bakre flank upp- visar en epitrokoidsektion (34) som avslutas i en punkt (A) på honrotorns delningscirkel (16), vilken punkt genererar en epicykloidsektion (56) pà den samverkande ingripande hanrotorn (38), och att nämnda evolventsektion (26) genererar en annan sektion (50) på hanrotorn för att definiera en i huvudsak tätande gränsyta mellan evolventsektionen (26)-och nämnda andra sektion (50) med en tryckvinkel däremellan av ungefär fyrtio båggrader.

2. Rotor enligt kravet_l, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda elliptiska sektion (28) ligger utanför nämnda delningscirkel (16).

3. Rotor enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda mellanliggande evolventsektion (26) ligger innanför nämnda delningscirkel (16).