ДВУХРОТОРНАЯ МАШИНА Российский патент 1994 года по МПК F04C18/08 

Изобретение относится к роторным машинам и касается роторов двухроторных машин, преимущественно компрессоров.

Известна двухроторная машина, роторы которой, имеющие в поперечном сечении выступы и впадины, при вращении взаимодействуют друг с другом. Относительное положение роторов обеспечивается синхронизирующими шестернями (патент США N 4764098, кл. 418-152, опубл. 1988).

Недостатком этой машины является ее технологическая сложность, обусловленная требованием обеспечения минимальных зазоров взаимодействующих роторов.

Известна роторная машина, содержащая корпус с впускным и выпускным окнами и размещенные в нем с возможностью зацепления и образованием рабочих камер профилированные роторы, один из которых имеет по меньшей мере один съемный выступ, очерченный в поперечном сечении дугами окружности, другой ротор имеет по меньшей мере одну впадину, очерченную в поперечном сечении дугой окружности (авт. св. СССР N 823644, кл. F 04 C 18/08, 1981). Благодаря тому, что выступ выполнен съемным, впадины и расточки под выступ, выполненные в центральной части ротора, могут быть обработаны с одного установка, что упрощает изготовление машины.

Недостатком этой роторной машины является то, что при контактировании выступа с ребром впадины в зонах выступа, примыкающих к центральной части ротора, величина зазора имеет минимальное значение только в крайних точках зон контакта, что приводит к значительным внутренним перетечкам рабочего тела и, следовательно, к снижению КПД.

Целью изобретения является повышение КПД роторной машины.

Указанная цель достигается благодаря тому, что в двухроторной машине, содержащей корпус с впускным и выпускным окнами и размещенные в нем с возможностью зацепления и образованием рабочих камер профилированные роторы, один из которых имеет по меньшей мере один съемный выступ, очерченный в поперечном сечении дугами окружности с диаметром d₁, другой ротор имеет по меньшей мере одну впадину, очерченную в поперечном сечении дугой окружности с диаметром d₁ + 2δ , в каждом выступе в зонах углов
α = ± arcsin , где α - угол между радиусами-векторами, проходящими через крайние точки зон контакта выступа с ребром впадины и центр выступа, и перпендикулярном к прямой, соединяющей центр ротора с центром выступа;
d₁ - диаметр окружности, очерчивающей выступ в поперечном сечении;
d₂ - диаметр окружности центров выступа;
δ - зазор между выступом и впадиной, оппозитно друг к другу размещены уплотнительные элементы, которые выполнены из антифрикционного материала, жестко связаны с выступами и очерчены по кривым, эквидистантным эпициклоидам.

Наличие уплотнительных элементов из антифрикционного материала в зонах контакта выступа одного ротора с ребром впадины другого ротора, очерченных в поперечном сечении по кривой, эквидистантной эпициклоиде, позволяет осуществить контакт с минимальным зазором в течение всего времени контакта и, следовательно, повысить КПД в простой в технологическом отношении двухроторной машине.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение поперечного сечения двухроторной машины (компрессорный режим); на фиг.2 показано поперечное сечение уплотнительного элемента съемного выступа.

Двухроторная машина содержит корпус 1, роторы 2 и 3. Ротор 2 состоит из центральной части 4 и двух съемных выступов 5, прикрепляемых к центральной части с помощью шпильки 6 и гайки 7. Ротор 3 содержит впадины 8 с ребрами 9. Каждый выступ имеет в зонах контакта с ребрами, характеризуемых углами
α = ± arcsin , где α - угол между радиусами-векторами, проходящими через крайние точки зон контакта выступа с ребром впадины и центр выступа, и перпендикуляром к прямой, соединяющей центр ротора с центром выступа; d₁- диаметр выступа; d₂ - диаметр окружности центров выступов; δ - зазор между выступом и впадиной, размещенные оппозитно друг к другу уплотнительные элементы 10, образованные заливкой легкоплавкого антифрикционного сплава, например баббита, в углубления 11 и отверстия 12. (Выражение для α может быть получено, например, в результате решения системы уравнений, описывающих контуры выступы 5 и ротора 3). Наружная поверхность 13 уплотнительного элемента в поперечном сечении после заливки очерчена по кривой, эквидистантной эпициклоиде. В процессе обкатки машины наружная поверхность уплотнительного элемента может корригироваться. Уплотнительный элемент может быть также образован слоем материала, нанесенного на наружную цилиндрическую поверхность выступа. Материал может наноситься, например, гальваническим способом или напылением.

При работе машины вращающиеся роторы 2 и 3 взаимодействуют друг с другом своими выступами 5 и соответствующими впадинами 8, осуществляя всасывание и нагнетание сжимаемого газа (в режиме компрессора), или под действием сжатого газа обеспечивают вращение вала отбора мощности (в режиме двигателя). Наличие в выступах 5 в зонах контакта с ребрами 9 впадин 8 уплотнительных элементов 10, очерченных по кривой, эквидистантной эпициклоиде, позволяет уменьшить внутренние перетечки рабочего тела и, следовательно, повысить КПД машины.

Сущность изобретения: в корпусе с впускным и выпускным роторами размещены с возможностью зацепления и образованием рабочих камер профилированные роторы. Один ротор имеет съемный выступ, очерченный в поперечном сечении дугами окружности. Другой ротор имеет впадину, очерченную в поперечном сечении другой окружности. В каждом выступе в зонах заданных углов оппозитно друг другу размещены уплотнительные элементы, выполненные из антифрикционного материала, жестко связанные с выступами и очерченные по кривым, эквидистантным эпициклоидам. 2 ил.

ДВУХРОТОРНАЯ МАШИНА, содержащая корпус с впускным и выпускным окнами и размещенные в нем с возможностью зацепления и образованием рабочих камер профилированные роторы, один из которых имеет по меньшей мере один съемный выступ, очерченный в поперечном сечении дугами окружности с диаметром d₁, а другой ротор имеет по меньшей мере одну впадину, очерченную в поперечном сечении дугой окружности с диаметром d₁ + 2δ, отличающаяся тем, что в каждом выступе в зонах углов
α = ± arcsin ,
где α - угол между радиусами-векторами, проходящими через крайние точки зон контакта выступа с ребром впадины и центр выступа, и перпендикуляром к прямой, соединяющей центр ротора с центром выступа;
d₁ - диаметр окружности, очерчивающей выступ в поперечном сечении;
δ - зазор между выступом и впадиной;
d₂ - диаметр окружности центров выступов,
оппозитно друг другу размещены уплотнительные элементы, которые выполнены из антифрикционного материала, жестко связаны с выступами и очерчены по кривым эквидистантным эпициклоидам.