РОТОРЫ ВИНТОВОЙ МАШИНЫ Российский патент 1997 года по МПК F04C18/16 

Изобретение относится к холодильному, двигательному, компрессорному машиностроению.

Известен профиль роторов: на ведущем четырехзубовом роторе передняя часть зуба описана по эпициклоиде, тыльная часть зуба описана по окружности, соответственно по условиям обкатывания на ведомом шестизубовом роторе имеется передняя и тыльная часть профиля (US, патент 5088907, кл. F O4 C 18/16, 1992).

Известен также винтовой компрессор, взятый за ближайший аналог, в котором профиль зуба ведущего четырехзубового ротора выполнен в виде двух симметрично расположенных относительно его оси эпициклоид и дуговой вставки на вершине зуба с центром на начальной окружности, а профиль впадины ведомого шестизубового ротора в виде двух симметрично расположенных относительно оси впадины удлиненных эпициклоид, образуемых из условия обкатки, а также сопряженной с дуговой вставкой на четырехзубовом роторе дуги окружности с центром на начальной окружности шестизубового ротора. Кроме того, такое выполнение профилей позволяет применить поясковое уплотнение (SU, авт. свид. N 159253, кл. F O4 C 18/16, 1963).

Однако в патенте 5088907 (US) не учитывается то, что неуравновешенные силы инерции, создающие момент противоположного направления, увеличивают потребление энергии, уменьшая КПД, а в авт. св. 159253 (SU) не учитывается то, что отношение характерных размеров проходного сечения над поясковым уплотнением и до него равно 0,4 1,0 и это приводит к тому, что эффективность уплотнения с его помощью невелика.

Технической задачей данного изобретения является повышение КПД винтовой машины, а также увеличение ее производительности.

Указанная техническая задача достигается тем, что зуб на четырехзубовом роторе выполнен по эпициклоидам, симметрично расположенным относительно его оси, а профиль впадин на шестизубовом роторе выполнен по кривым, находимым из условия обкатывания профилей. Кроме того, на роторах в плоскостях перпендикулярно их осям сделаны проточки и ответные им проточки сделаны в корпусе.

На фиг. 1 представлен профиль ведущего четырехзубового ротора; на фиг. 2 профиль ведомого шестизубового ротора; на фиг. 3, 4 результаты экспериментальных исследований; на фиг. 5 четырехзубовый ротор, установленный в корпусе; на фиг. 6 шестизубовый ротор, установленный в корпусе.

Винтовая машина содержит ведущий четырехзубовый ротор с торцевым профилем, выполненным по эпициклоиде 1 и 2 симметрично с обеих сторон зуба ротора (фиг.1) и ведомый шестизубовый ротор с профилем впадины, описанной по ответной кривой 3 и 4 (фиг.2).

На фиг. 3 и 4 представлены результаты экспериментальных исследований по протеканию жидкости через отверстия в виде зависимости коэффициента местного сопротивления (ξ) от значения критерия Рейнольдса (Re), причем для отношений диаметров 0,17 фиг.3 и 0,35 фиг. 4. Из результатов испытаний видно, что чем меньше отношение характерных размеров, тем больше коэффициент местного сопротивления (x) для одних и тех же значений критерия Рейнольдса (Re).

На четырехзубовом роторе выполнены полукруговые проточки 5 и соответственно им проточки 6 в корпусе (фиг.5).

На шестизубовом роторе выполнены полукруговые проточки 7 и соответственно им проточки 8 в корпусе (фиг.6).

При работе винтовой машины какая-то часть среды перетекает в зазорах между роторами через проточки, а также между роторами и корпусом через проточки, при этом значение критерия Рейнольдса (Re) достигает Re 1000 - 4000 и при этом используются проточки с отношением характерных размеров: диаметр проточки к глубине впадины между зубьями роторов порядка 0,03 0,08.

Применение симметричных профилей роторов позволяет повысить КПД винтовой машины, а использование проточек с отношением характерных размеров проточки к глубине впадины роторов: 0,03 0,08 позволит повысить производительность.

Использование: в винтовых компрессорах. Сущность изобретения: роторы винтовой машины выполнены с симметричными в торцевом сечении профилями винтов как у четырехзубового, так и у шестизубового роторов. Профили выполнены по эпициклоидам у четырехзубового ротора и по ответным кривым у шестизубового ротора. На гребнях винтовых поверхностей роторов выполнены полукруговые проточки, а в корпусе на внутренней цилиндрической поверхности соответствующие им полукруговые проточки. 6 ил.

Роторы винтовой машины, один из которых ведущий четырехзубовый с торцевым профилем, выполненным по эпициклоиде симметрично с обеих сторон зуба ротора, а другой ведомый шестизубовый с профилем впадины, описанной по ответной кривой, установленные в корпусе винтовой машины, отличающиеся тем, что на гребнях роторов по длине винтовой поверхности выполнены полукруговые проточки, причем плоскости, в которых лежат проточки, перпендикулярны оси роторов, а в корпусе на внутренней цилиндрической поверхности выполнены ответные полукруговые проточки по всей цилиндрической поверхности корпуса, при этом отношение диаметра проточек к глубине впадин роторов равно 0,03 0,08.