ДВУХРОТОРНЫЙ КОМПРЕССОР Российский патент 2003 года по МПК F04C18/00 F04C18/18 

Изобретение относится к компрессорным машинам и может быть использовано, в частности, в качестве нагнетателя для двигателя внутреннего сгорания.

Известен двухроторный компрессор с трехлопастными роторами. Лопасти ротора имеют ось симметрии, проходящую через центр симметрии ротора, причем оси симметрии лопастей расположены по углом 120^o. Полупрофиль каждой из лопастей описан выпуклой кривой, переходящей в вогнутую кривую. Корпус, в котором размещены роторы, имеет впускной и выпускной каналы (RU 2041394, 09.08.95).

В известном компрессоре возможно возникновение вибраций, вызванных неравномерностью всасывания и нагнетания потока.

Техническим результатом предлагаемого устройства является уменьшение виброакустической активности и улучшение равномерности потока газа при всасывании и нагнетании.

Технический результат достигается тем, что в двухроторном компрессоре, содержащем корпус с впускным и выпускным каналами и размещенные в нем два трехлопастных ротора, роторы имеют винтообразную форму, так что оси симметрии поперечных сечений каждого ротора на границах проточной части корпуса повернуты друг относительно друга вокруг оси вращения этого ротора, причем указанные углы поворота разных роторов, лежащие в одной плоскости, равны по величине и противоположны по знаку.

В частном случае ось симметрии каждого поперечного сечения каждого ротора может быть повернута относительно оси симметрии его поперечного сечения на границе проточной части корпуса на угол α, значение которого равно

где L₀ - длина проточной части корпуса,
L - расстояние от границы проточной части корпуса до данного поперечного сечения.

Кроме того, выпуклая часть кривой полупрофиля лопасти может быть описана 1/4 окружности радиусом, равным 1/4 расстояния между центрами поперечных сечений роторов, а вогнутая часть, в которую переходит выпуклая часть, может быть описана кривой, которая в параметрическом виде относительно осей прямоугольной системы координат, одна из которых является осью симметрии поперечного сечения лопасти ротора, имеет следующий вид:



где r₀ - радиус выпуклой части лопасти; 0^o≤ϕ≤30^o - параметр.

На фиг.1 показано поперечное сечение двухроторного компрессора; на фиг.2 - два трехлопастных ротора в аксонометрии.

Двухроторный компрессор типа Рутc содержит корпус 1 с впускным и выпускным каналами. Оси 4 и 5 вращения трехлопастных роторов 2 и 3 закреплены. Лопасти 6 каждого ротора 2 или 3 имеют оси симметрии в поперечном сечении, расположенные под углом 120^o. Полупрофиль каждой лопасти 6 описан кривой, состоящей из выпуклой части 7, переходящей в вогнутую часть 8.

Роторы 2 и 3 имеют винтообразную форму, так что оси 9 симметрии поперечных сечений каждого ротора 2 и 3 на границах проточной части корпуса 1, определяемой размерами впускного и выпускного каналов, повернуты друг относительно друга вокруг оси 4 или 5 вращения этого ротора на одинаковый угол, например, 60^o, так что углы поворота указанных осей разных роторов, лежащих в одной плоскости, противоположны по знаку.

В частном случае для обеспечения максимально плавного перекрытия фаз всасывания, переноса и нагнетания газа, осуществляемых, соответственно, каждым из роторов, ось симметрии каждого поперечного сечения каждого ротора 2 и 3 может быть повернута относительно оси симметрии его поперечного сечения на границе проточной части корпуса 2 на угол α, значение которого определяется соотношением:

где L₀ - длина проточной части корпуса вдоль осей роторов,
L - расстояние от границы проточной части корпуса до данного поперечного сечения вдоль осей роторов.

Половина профиля выпуклой части 7 описана 1/4 окружности с радиусом, равным 1/4 расстояния между центрами поперечных сечений роторов. Вогнутая часть 8 полупрофиля описана кривой, которая относительно осей 10 и 11 прямоугольной системы координат, ось 10 из которых является осью симметрии лопасти 6 с началом координат в центре симметрии поперечного сечения ротора, имеет следующий вид:



где r₀ - радиус выпуклой части лопасти; 0^o≤ϕ≤30^o - параметр.

Работает компрессор следующим образом.

При синхронном вращении роторов 2 и 3 относительно их осей 4 и 5 вращения в противоположных направлениях происходит перенос газа из области всасывания 12 в область нагнетания 13. При этом винтообразная форма роторов обеспечивает повышенное перекрытие фаз процессов всасывания, переноса и нагнетания, осуществляемых каждым из роторов, что способствует улучшению равномерности потока и уменьшению виброакустической активности.

Описанный частный случай выполнения формы лопасти позволяет изготавливать роторы на широко распространенных станках с ЧПУ с большой степенью точности и с использованием простых программ, что существенно повышает производительность.

Изобретение может быть использовано, в частности, в качестве нагнетателя для двигателя внутреннего сгорания. Двухроторный компрессор содержит корпус с впускным и выпускным каналами и размещенные в нем два трехлопастных ротора. Роторы имеют винтообразную форму, так что оси симметрии поперечных сечений каждого ротора на границах проточной части корпуса повернуты друг относительно друга вокруг оси вращения этого ротора. Указанные углы поворота указанных осей разных роторов, лежащих в одной плоскости, равны по величине и противоположны по знаку. Происходит уменьшение виброакустической активности и улучшение равномерности потока газа. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Двухроторный компрессор, содержащий корпус с впускным и выпускным каналами и размещенные в нем два трехлопастных ротора, отличающийся тем, что роторы имеют винтообразную форму, так что оси симметрии поперечных сечений каждого ротора на границах проточной части корпуса повернуты друг относительно друга вокруг оси вращения этого ротора, причем указанные углы поворота указанных осей разных роторов, лежащих в одной плоскости, равны по величине и противоположны по знаку. 2. Компрессор по п. 1, отличающийся тем, что ось симметрии каждого поперечного сечения каждого ротора повернута относительно оси симметрии его поперечного сечения на границе проточной части корпуса на угол α, значение которого равно

где L₀ - длина проточной части корпуса,
L - расстояние от границы проточной части корпуса до данного поперечного сечения. 3. Компрессор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что выпуклая часть кривой полупрофиля лопасти описана 1/4 окружности радиусом, равным 1/4 расстояния между центрами поперечных сечений роторов, а вогнутая часть, в которую переходит выпуклая часть, описана кривой, которая в параметрическом виде относительно осей прямоугольной системы координат, одна из которых является осью симметрии поперечного сечения лопасти ротора, имеет следующий вид:



где r₀ - радиус выпуклой части лопасти;
0^o≤ϕ≤30^o - параметр.