Изобретение относится к области машиностроения, а именно к области компрессорной техники, к профилю ротора винтовых компрессоров (газовых, воздушных и холодильных), а также винтовых детандеров.
Известен профиль зубьев роторов винтового компрессора, содержащий два параллельно расположенных с взаимоогибаемыми винтовыми поверхностями ротора (см. патент РФ №2109170, МПК F04C 18/16, 1998 г.).
Однако известный профиль зубьев роторов винтового компрессора при своем использовании имеет следующие недостатки:
- образованная щель между контактирующими поверхностями имеет малое гидравлическое сопротивление, что приводит к большим утечкам сжимаемого газа на всасывание и снижает эффективность работы компрессора;
- образование излома профиля на ведущем роторе на начальной окружности;
- образование наибольшей длины линии контакта точечного зацепления с максимальной площадью треугольной щели в зацеплении зубьев роторов;
- низкая эффективность практического использования.
Задачей изобретения является разработка профиля ротора винтового компрессора.
Техническим результатом является повышение гидравлического сопротивления щелей между контактирующими поверхностями с одновременным снижением утечек сжимаемого газа на всасывание, устранение излома профиля на ведущем роторе на начальной окружности, снижение длины линии контакта точечного зацепления с одновременным снижением площади треугольной щели в зацеплении зубьев роторов, а также повышение эффективности практического использования компрессора.
Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что предложен профиль ротора винтового компрессора, содержащий два параллельно расположенных с взаимоогибаемыми винтовыми поверхностями ротора, при этом участки профиля зубьев ведущего ротора винтового компрессора выполнены из кривых удлиненной циклоиды, описываемых траекторией движения фиксированной точки, удаленной от центра производящей окружности, перекатывающейся без скольжения по прямой, расположенной в системе координат зуба ротора, при этом профиль A1B1′, между наружной окружностью радиусом R1 и окружностью радиусом RB1, до точки B1′, лежащей вне окружности радиусом R1H, образован траекторией движения точки а, удаленной на расстояние Ra от центра Ao производящей окружности радиусом ra, перекатывающейся по радиальной прямой O1A1 горизонтальной оси O1x1 ведущего ротора, или по прямой a1a1, перпендикулярной горизонтальной оси O1x1, профиль B1′C1, включающий в себя и профиль галтели B1C1 со стороны лобовой поверхности зуба от окружности впадин R1BH до точки B1′, образован траекторией движения точки b, удаленной на расстояние Rb от центра Bo производящей окружности радиусом rb, перекатывающейся по нормали NB1′ к профилю A1B1′ в точке B1′, или по прямой b1′b1′ перпендикулярной нормали NB1′, плавно сопрягающейся с профилем A1B1′ в точке B1′ и касающейся окружности впадин R1BH в точке C1, профиль A1′M1′ зуба ведущего ротора между окружностями R1 и Rm1 образован траекторией движения точки m, удаленной на расстояние Rm от центра Mo производящей окружности радиусом rm, перекатывающейся по радиальной прямой O1A1′ в сторону центра O1, системы координат x1O1y1 ведущего ротора, или по прямой a1′a1′, перпендикулярной радиальной прямой O1A1′, профиль M1F1 зуба ведущего ротора сопряжен с профилем M2F2 зуба ведомого ротора, расположенным между окружностями радиусом RM2 и начальной окружностью R2H и выполненным по удлиненной циклоиде, образованной траекторией движения точки mf, удаленной на расстояние Rmf от центра MFo производящей окружности радиусом rmf, перекатывающейся по прямой m2m2, перпендикулярной нормали NM2 к профилю A2′M2 в точке M2, при этом профиль M2F2 плавно сопряжен с профилем A2′M2 в точке M2 и касается радиальной прямой в точке F2 на начальной окружности радиусом R2H, при Rg<R1H профиль галтели F1F1′E1 включает в себя участок профиля F1F1′, который является частью кривой F1G1 удлиненной циклоиды между окружностями RG и R1H, образованной точкой f, расположенной на расстоянии Rf от центра Fo производящей окружности радиусом rf, перекатывающейся по радиальной прямой, проходящей через точку G1 и плавно сопрягающейся в точке F1 на начальной окружности R1H с профилем M1F1, а участок профиля F1′E1 галтели вблизи окружности впадин R1BH очерчен по удлиненной эпициклоиде точкой E2 ведомого ротора или при Rg=R1BH профиль галтели F1E1 зуба ведущего ротора со стороны тыльной поверхности между начальной окружностью R1H и окружностью впадин радиусом R1BH выполнен по кривой удлиненной циклоиды, образованной траекторией движения точки f, удаленной на расстояние Rf от центра Fo производящей окружности радиусом rf, перекатывающейся по радиальной прямой, проходящей через точку F1, и плавно сопрягающейся с профилем M1F1 в точке F1.
Среди существенных признаков, характеризующих предложенный профиль ротора винтового компрессора, отличительными являются:
- выполнение участков профиля зубьев ведущего ротора из кривых удлиненной циклоиды, описываемых траекторией движения фиксированной точки, удаленной от центра производящей окружности, перекатывающейся без скольжения по прямой, расположенной в системе координат зуба ротора,
- образование профиля A1B1′ между наружной окружностью радиусом R1 и окружностью радиусом RB1′ до точки B1′, лежащей вне окружности радиусом R1H, траекторией движения точки а, удаленной на расстояние Ra от центра Ao производящей окружности радиусом ra, перекатывающейся по радиальной прямой O1A1 горизонтальной оси O1x1 ведущего ротора, или образование по прямой a1a1, перпендикулярной горизонтальной оси O1x1,
- образование профиля B1′C1, включающего в себя и профиль галтели B1C1 со стороны лобовой поверхности зуба от окружности впадин R1BH до точки B1′, траекторией движения точки b, удаленной на расстояние Rb от центра Bo производящей окружности радиусом rb, перекатывающейся по нормали NB1′ к профилю A1B1′ в точке B1′, или по прямой b1′b1′, перпендикулярной нормали NB1′, плавно сопрягающейся с профилем A1B1′ в точке B1′ и касающейся окружности впадин R1BH в точке C1,
- образование профиля A1′M1′ зуба ведущего ротора между окружностями R1 и Rm1 траекторией движения точки m, удаленной на расстояние Rm от центра Mo производящей окружности радиусом rm, перекатывающейся по радиальной прямой O1A1′ в сторону центра O1, системы координат x1O1y1 ведущего ротора, или по прямой a1′a1′, перпендикулярной радиальной прямой O1A1′,
- образование профиля M1F1 зуба ведущего ротора, сопряженного с профилем M2F2 зуба ведомого ротора, расположенным между окружностями радиусом RM2 и начальной окружностью R2H и выполненным по удлиненной циклоиде, образованной траекторией движения точки mf, удаленной на расстояние Rmf от центра MFo производящей окружности радиусом rmf, перекатывающейся по прямой m2m2, перпендикулярной нормали NM2 к профилю A2′M2 в точке M2,
- плавное сопряжение профиля M2F2 с профилем A2′M2 в точке M2 с касанием радиальной прямой в точке F2 на начальной окружности радиусом R2H,
- при Rg<R1H профиль галтели F1F1′E1 включает в себя два участка:
- профиль F1F1′, который является частью кривой F1G1 удлиненной циклоиды между окружностями RG и R1H, образованной точкой f, расположенной на расстоянии Rf от центра Fo производящей окружности радиусом rf, перекатывающейся по радиальной прямой, проходящей через точку G1 и плавно сопрягающейся в точке F1 на начальной окружности R1H с профилем M1F1,
- участок профиля F1′E1 галтели вблизи окружности впадин R1BH очерченный по удлиненной эпициклоиде точкой E2 ведомого ротора,
- выполнение при Rg=R1BH профиля галтели F1E1 зуба ведущего ротора со стороны тыльной поверхности между начальной окружностью R1H и окружностью впадин радиусом R1BH по кривой удлиненной циклоиды, образованной траекторией движения точки f, удаленной на расстояние Rf от центра Fo производящей окружности радиусом rf, перекатывающейся по радиальной прямой, проходящей через точку F1 и плавно сопрягающейся с профилем M1F1 в точке F1.
Экспериментальные исследования предложенного профиля ротора винтового компрессора в реальных условиях показали его высокую эффективность. С использованием всех существенных признаков предложенного технического решения достигнуто повышение гидравлического сопротивления щелей между контактирующими поверхностями, при этом одновременно достигнуто снижение утечек сжимаемого газа на всасывание. Кроме того, устранен излом профиля на ведущем роторе на начальной окружности, достигнуто снижение длины линии контакта точечного зацепления с одновременным снижением площади треугольной щели в зацеплении зубьев роторов, а также повышена на 7% эффективность практического использования компрессора.
Предложенный профиль ротора винтового компрессора содержит участки, состоящие из кривых удлиненной циклоиды, описываемых траекторией движения фиксированной точки, удаленной от центра производящей окружности, перекатывающейся без скольжения по прямой, расположенной в системе координат зуба ротора, и состоят из участка A1B1′, участка B1′C1, включающего в себя и профиль галтели B1C1, участка A1M1, участка M1F1, сопряженного с профилем M2F2, участков F1F1′ и F1′E1 или F1E1.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, где на фиг.1 показано образование профиля A1B′1 на лобовой части зуба ведущего ротора перекатыванием окружности по радиальной прямой O1A1, на фиг.2 - образование профиля A1B′1 на лобовой части зуба ведущего ротора перекатыванием окружности по прямой a1a1, перпендикулярной радиальной прямой O1A1, на фиг.3 - образование профиля B′1C1 на лобовой части зуба ведущего ротора перекатыванием окружности по нормали NB′1 в точке B′1 профиля A1B′1, на фиг.4 - образование профиля B′1C1 на лобовой части зуба ведущего ротора перекатыванием окружности по прямой b′1b′1, перпендикулярной нормали NB′1 в точке B′1 профиля A1B′1, на фиг.5 - образование профиля A′1M1 на тыльной части зуба ведущего ротора перекатыванием окружности по радиальной прямой O1A′1, на фиг.6 - образование профиля A′1M1 на тыльной части зуба ведущего ротора перекатыванием окружности по прямой a′1a′1, перпендикулярной радиальной прямой O1A'1, на фиг.7 - сопряженные участки профиля впадины ведомого ротора, на фиг.8 - образование профиля F2M2 на ведомом роторе перекатыванием окружности по прямой m2m2, перпендикулярной нормали NM2 в точке M2 сопряженного профиля M2A′2, на фиг.9 - образование профиля галтели F1F′1E1 на ведущем роторе при Rg<R1H: - участок профиля F1F′1 образован перекатыванием окружности по радиальной прямой, проходящей через точку G1; - участок профиля F′1E1 образован точкой E2 ведомого ротора и на фиг.10 - образование профиля галтели F1E1 на ведущем роторе при Rg=R1H перекатыванием окружности по радиальной прямой, проходящей через точку E1.
Использование предложенного профиля ротора винтового компрессора является традиционным и не требует дополнительных технических пояснений.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ЗУБЧАТОЕ ЗАЦЕПЛЕНИЕ ВИНТОВОГО КОМПРЕССОРА | 2001 |
|
RU2193113C2 |
ЗУБЧАТОЕ ЗАЦЕПЛЕНИЕ ВИНТОВОГО КОМПРЕССОРА | 1996 |
|
RU2109170C1 |
ЗУБЧАТОЕ ЗАЦЕПЛЕНИЕ ВИНТОВОЙ МАШИНЫ | 1995 |
|
RU2117824C1 |
СПОСОБ ПРОФИЛИРОВАНИЯ ЛОБОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ ЗУБА ВЕДУЩЕГО РОТОРА ВИНТОВОГО КОМПРЕССОРА | 1992 |
|
RU2037664C1 |
ГЕРОТОРНЫЙ МЕХАНИЗМ ВИНТОВОЙ ГИДРОМАШИНЫ | 2002 |
|
RU2202694C1 |
ВИНТОВАЯ ОБЪЕМНАЯ МАШИНА | 1965 |
|
SU215388A1 |
ГЕРОТОРНЫЙ МЕХАНИЗМ ВИНТОВОЙ ГИДРОМАШИНЫ | 2002 |
|
RU2205998C1 |
ВИНТОВОЙ КОМПРЕССОР | 2010 |
|
RU2526128C2 |
ГЕРОТОРНЫЙ МЕХАНИЗМ ВИНТОВОЙ ГИДРОМАШИНЫ | 2003 |
|
RU2228444C1 |
ГЕРОТОРНЫЙ МЕХАНИЗМ ВИНТОВОГО ЗАБОЙНОГО ДВИГАТЕЛЯ | 2007 |
|
RU2360129C2 |
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к области компрессорной техники, к профилю ротора винтовых компрессоров, а также винтовых детандеров. Профиль ротора винтовых компрессоров содержит два параллельно расположенных с взаимоогибаемыми винтовыми поверхностями ротора. Участки профиля зубьев ведущего ротора винтового компрессора выполнены из кривых удлиненной циклоиды, описываемых траекторией движения фиксированной точки, удаленной от центра производящей окружности, перекатывающейся без скольжения по прямой, расположенной в системе координат зуба ротора. Изобретение направлено на повышение гидравлического сопротивления щелей между контактирующими поверхностями с одновременным снижением утечек сжимаемого газа на всасывание, устранение излома профиля на ведущем роторе на начальной окружности, снижение длины линии контакта точечного зацепления с одновременным снижением площади треугольной щели в зацеплении зубьев роторов, а также повышение эффективности практического использования компрессора. 10 ил.
Профиль ротора винтового компрессора, содержащий два параллельно расположенных с взаимоогибаемыми винтовыми поверхностями ротора, отличающийся тем, что участки профиля зубьев ведущего ротора винтового компрессора выполнены из кривых удлиненной циклоиды, описываемых траекторией движения фиксированной точки, удаленной от центра производящей окружности, перекатывающейся без скольжения по прямой, расположенной в системе координат зуба ротора, при этом профиль A1B1′ между наружной окружностью радиусом R1 и окружностью радиусом RB1′ до точки B1′, лежащей вне окружности радиусом R1н, образован траекторией движения точки а, удаленной на расстояние Ra от центра A0 производящей окружности радиусом ra, перекатывающейся по радиальной прямой O1A1 горизонтальной оси O1x1 ведущего ротора или по прямой a1a1, перпендикулярной горизонтальной оси O1x1, профиль B1′C1, включающий в себя и профиль галтели B1C1 со стороны лобовой поверхности зуба от окружности впадин R1вн до точки B1′, образован траекторией движения точки b, удаленной на расстояние Rb от центра B0 производящей окружности радиусом rb, перекатывающейся по нормали NB1′ к профилю A1B1′ в точке B1′ или по прямой b1′b1′, перпендикулярной нормали NB1′, плавно сопрягающейся с профилем A1B1′ в точке B1′ и касающейся окружности впадин R1вн в точке C1, профиль A1′M1′ зуба ведущего ротора между окружностями R1 и Rm1 образован траекторией движения точки m, удаленной на расстояние Rm от центра M0 производящей окружности радиусом rm, перекатывающейся по радиальной прямой O1A1′ в сторону центра O1, системы координат x1O1y1 ведущего ротора, или по прямой a1′a1′, перпендикулярной радиальной прямой O1A1′, профиль M1F1 зуба ведущего ротора сопряжен с профилем M2F2 зуба ведомого ротора, расположенным между окружностями радиусом RM2 И начальной окружностью R2н и выполненным по удлиненной циклоиде, образованной траекторией движения точки mf, удаленной на расстояние Rmf от центра MF0 производящей окружности радиусом rmf, перекатывающейся по прямой m2m2, перпендикулярной нормали NM2 к профилю A2′M2 в точке M2, при этом профиль M2F2 плавно сопряжен с профилем A2′M2 в точке M2 и касается радиальной прямой в точке F2 на начальной окружности радиусом F2н, при Rg<R1н профиль галтели F1F1′E1 включает в себя участок профиля F1F1′, который является частью кривой F1G1 удлиненной циклоиды между окружностями RG и R1Н, образованной точкой f, расположенной на расстоянии Rf от центра F0 производящей окружности радиусом rf, перекатывающейся по радиальной прямой, проходящей через точку G1, и плавно сопрягающейся в точке F1 на начальной окружности Rlн с профилем M1F1, а участок профиля F1′E1 галтели вблизи окружности впадин R1вн очерчен по удлиненной эпициклоиде точкой E2 ведомого ротора или при Rg=R1вн профиль галтели F1E1 зуба ведущего ротора со стороны тыльной поверхности между начальной окружностью R1Н и окружностью впадин радиусом R1вн выполнен по кривой удлиненной циклоиды, образованной траекторией движения точки f, удаленной на расстояние Rf от центра F0 производящей окружности радиусом rf, перекатывающейся по радиальной прямой, проходящей через точку F1, и плавно сопрягающейся с профилем M1F1 в точке F1.
ЗУБЧАТОЕ ЗАЦЕПЛЕНИЕ ВИНТОВОГО КОМПРЕССОРА | 1996 |
|
RU2109170C1 |
JP 11141479 A, 25.05.1999 | |||
JP 11062860 A, 05.03.1999 | |||
GB 1197432 A, 01.07.1970 | |||
WO 03062641 A1, 31.07.2003. |
Авторы
Даты
2012-07-27—Публикация
2010-12-27—Подача