МАШИНА ДЛЯ РАСШИРЕНИЯ ИЛИ СЖАТИЯ ГАЗООБРАЗНЫХ СРЕД Российский патент 2023 года по МПК F01C1/16 F04C18/16 F01C21/02 

Изобретение относится к машине для расширения или сжатия по существу газообразных сред, содержащей корпус машины и по меньшей мере один расположенный в корпусе машины в отверстии винтового ротора и простирающийся между стороной низкого давления и стороной высокого давления отверстия винтового ротора, а также взаимодействующий по существу с газообразной средой винтовой ротор, который за счет вращения вокруг винтовой оси по существу газообразную среду либо перемещает от стороны низкого давления к стороне высокого давления и при этом сжимает, либо перемещает от стороны высокого давления к стороне низкого давления и при этом снижает давление, и который установлен в корпусе машины с обеих сторон посредством соответственно комплекта подшипников, причем каждый комплект подшипников имеет по меньшей мере один радиальный подшипник, и по меньшей мере один из комплектов подшипников имеет по меньшей мере один действующий в осевом направлении подшипник, который подпирает по меньшей мере один винтовой ротор в осевом направлении против осевого смещения из его рабочего положения в направлении стороны низкого давления, а также состыкованный или выполненный с возможностью стыковки с винтовым ротором двигательный или генераторный блок.

Подобные машины известны из уровня техники, в частности из публикации WO 2016/099746 А1, в которой раскрыта двухвинтовой компрессор машина для сжатия по существу газообразных сред.

В таких машинах имеется проблема, состоящая в том, что действующие в осевом направлении подшипники подпирают винтовые роторы в осевом направлении против смещения только в направлении стороны низкого давления, но не в направлении стороны высокого давления, так что во время процесса включения или отключения, или при прерывании работы, или при неправильном направлении вращения возникает проблема, состоящая в том, что с уменьшением обычно имеющегося уплотнительного зазора винтовые роторы упираются в корпус машины со стороны высокого давления, вследствие этого нагреваются и, как следствие, получают повреждения.

В связи с этим в основу изобретения положена задача усовершенствования машины описанного выше типа таким образом, чтобы устранить подобные проблемы, в частности - исключить возможность упора винтовых роторов в корпус машины со стороны высокого давления, и при этом обеспечить компактность конструкцию машины и обеспечить простоту доработки существующих машин.

В машине описанного выше эта задача решена согласно изобретению посредством того, что по меньшей мере один винтовой ротор снабжен по меньшей мере одним осевым упорным подшипником, который подпирает в осевом направлении по меньшей мере один винтовой ротор таким образом, что находящаяся со стороны высокого давления торцевая сторона по меньшей мере одного винтового ротора направляется без контакта с обращенной к этой торцевой стороне торцевой стенкой корпуса машины, вмещающего в себя по меньшей мере один винтовой ротор, причем по меньшей мере один упорный подшипник расположен на посадочной цапфе, вставленной в конец опорной цапфы.

При этом находящаяся со стороны высокого давления торцевая сторона винтового ротора образована торцевой стороной или окончанием винтового контура винтового ротора.

Таким образом, преимущество решения согласно изобретению следует видеть в том, что за счет предусмотренного осевого упорного подшипника обеспечена возможность того, чтобы поддерживать минимальный уплотнительный зазор между торцевой стороной винтового ротора и торцевой стенкой корпуса машины даже при неблагоприятных условиях эксплуатации и таким образом предотвращать повреждение винтового ротора и/или корпуса вследствие контактов между торцевой стороной винтового ротора и торцевой стенкой корпуса машины.

Благодаря тому, что по меньшей мере один упорный подшипник расположен на посадочной цапфе, достигается экономия конструктивного пространства. Установка посадочной цапфы вставленной в конец опорной цапфы обеспечивает простоту доработки уже существующих машин в соответствии с изобретением.

При этом в решении согласно изобретению по меньшей мере один осевой упорный подшипник мог бы быть стационарно расположен в корпусе машины в осевом направлении, причем расположение осевого упорного подшипника в том случае имело бы предпосылкой, что он позиционирован в корпусе машины очень точно, чтобы поддерживать требующийся минимальный уплотнительный зазор между торцевой стороной винтового ротора и торцевой стенкой корпуса машины.

Особо предпочтительное решение предусматривает, что по меньшей мере один осевой упорный подшипник расположен в корпусе машины с возможностью перемещения в осевом направлении и с силовой нагрузкой в направлении стороны низкого давления.

Это решение имеет преимущество, состоящее в том, что вследствие силовой нагрузки на расположенный с возможностью перемещения упорный подшипник упорный подшипник в состоянии воздействовать по меньшей мере на один винтовой ротор таким образом, что он за счет действующего в осевом направлении подшипника направляется в направлении стороны низкого давления так, что по существу отсутствует какой-либо осевой люфт, так что по меньшей мере один винтовой ротор во всех рабочих состояниях в своем предусмотренном рабочем положении направляется в корпусе машины с предусмотренным, расположенным со стороны высокого давления минимальным уплотнительным зазором.

В отношении силовой нагрузки по меньшей мере на один упорный подшипник были бы мыслимы самые разные возможности.

Например, на упорный подшипник мог бы действовать привод перемещения, приводимый в действие, например, с помощью давления масла.

Особо простое и целесообразное решение предусматривает, что по меньшей мере один упорный подшипник нагружен действующей в осевом направлении эластичной упругой силой, так что эта упругая сила, прежде всего, постоянно действует по меньшей мере на один винтовой ротор в направлении стороны низкого давления.

Тем самым, прежде всего, обеспечена возможность того, что по меньшей мере один упорный подшипник воздействует в осевом направлении на винтовой ротор таким образом, что действующий в осевом направлении подшипник посредством упорного подшипника имеет постоянный предварительный натяг в направлении стороны низкого давления и, таким образом, в целом имеет место точное осевое перемещение по меньшей мере одного винтового ротора.

Особо простое решение предусматривает, что упорный подшипник нагружен посредством пакета тарельчатых пружин.

В отношении места действия упорного подшипника по меньшей мере на один винтовой ротор до сих пор не было приведено никаких, более подробных данных.

Так, предпочтительное решение предусматривает, что по меньшей мере один упорный подшипник воздействует на устанавливающую на опоры по меньшей мере один винтовой ротор опорную цапфу.

При этом упорный подшипник мог бы действовать с разных сторон винтового ротора.

Особо предпочтительное решение предусматривает, что по меньшей мере один упорный подшипник действует на расположенную на обращенной от двигательного или генераторного блока стороне по меньшей мере одного винтового ротора опорную цапфу.

Следствием этого является, например, то, что при находящемся со стороны низкого давления приводе винтового ротора упорный подшипник действует на расположенную со стороны высокого давления опорную цапфу.

Помимо этого, конструктивно особо предпочтительное решение предусматривает, что по меньшей мере один упорный подшипник расположен в расположенном обращенным от двигательного или генераторного блока корпусе подшипника корпуса машины.

Кроме того, выгодное решение предусматривает, что по меньшей мере один упорный подшипник воздействует на выступающую за сторону высокого давления винтового ротора опорную цапфу.

Принципиально, имелась бы возможность того, чтобы располагать по меньшей мере один упорный подшипник на участке цапфы винтового ротора, на котором расположен также комплект подшипников.

Подобная посадочная цапфа может гибко компоноваться простым образом по отношению к несущей комплект подшипников опорной цапфе, так что, прежде всего, обеспечена возможность того, чтобы располагать посадочную цапфу с расположенным на ней упорным подшипником с экономией пространства.

При этом целесообразное решение предусматривает, что посадочная цапфа расположена на конце опорной цапфы.

При этом является особо выгодным, если посадочная цапфа имеет радиальное расширение по отношению к соответствующей винтовой оси, которое меньше, чем таковое опорной цапфы.

Кроме того, для опоры по меньшей мере одного упорного подшипника является выгодным, если посадочная цапфа имеет фланцевую поверхность, на которую может действовать упорный подшипник, чтобы нагружать по меньшей мере один винтовой ротор в соответствующем направлении.

Принципиально, посадочная цапфа могла бы быть выполнена монолитно на опорной цапфе.

Посадочная цапфа могла бы с помощью любого рода стыков вставляться в конец опорной цапфы и соединяться с ней.

Тем не менее, особо простое и предпочтительное решение предусматривает, что посадочная цапфа завинчена в конец опорной цапфы.

Для того чтобы, кроме того, обеспечивать наиболее оптимальное центрирование посадочной цапфы относительно опорной цапфы, преимущественным образом предусмотрено, что посадочная цапфа отцентрирована относительно опорной цапфы с помощью центровочного конуса.

Такой центровочный конус предусмотрен, например, на посадочной цапфе и/или в виде конической центровочной поверхности на опорной цапфе, так что обе конические поверхности позволяют выполнять оптимальное центрирование посадочной цапфы.

Конструктивно особо выгодное решение предусматривает, что посадочная цапфа имеет меньший диаметр, чем участок цапфы опорной цапфы, который несет комплект подшипников, прежде всего радиальный подшипник и/или действующий в осевом направлении подшипник.

Во взаимосвязи с прежними разъяснениями отдельных примеров выполнения не было приведено никаких, более подробных данных в отношении размера упорного подшипника.

Так, предпочтительное решение предусматривает, что по меньшей мере один упорный подшипник имеет такие размеры, что воспринимаемые им опорные силы находятся в диапазоне от 10% до 80% от опорных сил действующего в осевом направлении подшипника.

Вследствие этого может реализовываться, прежде всего, экономящий пространство, выгодный по стоимости и вследствие малой рассеиваемой мощности вызывающий небольшие потери на трение монтаж.

Еще более предпочтительный выбор размеров предусматривает, что по меньшей мере один упорный подшипник имеет по отношению к соответствующей винтовой оси радиальное расширение, которое находится в диапазоне от 20% до 70% от радиального расширения действующего в осевом направлении подшипника.

В рамках решения согласно изобретению можно также на каждый винтовой ротор предусматривать по два упорных подшипника: или оба со стороны высокого давления, или оба со стороны низкого давления, или один со стороны высокого давления и один со стороны низкого давления.

Еще лучше, если упорный подшипник имеет по отношению к соответствующей винтовой оси радиальное расширение, которое находится в диапазоне от 30% до 60% от радиального расширения действующего в осевом направлении подшипника.

Другой предпочтительный выбор размеров предусматривает, что упорный подшипник имеет внутренний диаметр подшипника, который меньше, чем внутренний диаметр действующего в осевом направлении подшипника, прежде всего имеет величину порядка от 20% до 80% от внутреннего диаметра действующего в осевом направлении подшипника.

Предпочтительная форма выполнения предлагаемой машины для расширения или сжатия предусматривает, что она имеет два расположенных в отверстиях винтового ротора винтовых ротора, которые входят друг в друга своими винтовыми контурами, причем по меньшей мере одному из винтовых роторов придан упорный подшипник.

Тем не менее, является особо выгодным, если по меньшей мере один упорный подшипник придан каждому винтовому ротору.

Помимо этого, предпочтительный выбор размеров предусматривает, что по меньшей мере один упорный подшипник имеет внутренний диаметр подшипника, который меньше, чем внутренний диаметр радиального подшипника, прежде всего находится в диапазоне от 20% до 80% от внутреннего диаметра радиального подшипника комплектов подшипников.

Альтернативно или дополнительно к описанным до сих пор решениям в машине описанного в начале типа проблема, состоящая в том, чтобы как можно точнее регистрировать скорость вращения двигательного или генераторного блока, решается согласно изобретению посредством того, что машина снабжена датчиком скорости вращения, который связан с вращающимся пропорционально вращению одного из винтовых роторов валом и который выполнен как электрический генераторный датчик, который вырабатывает электрический сигнал датчика.

Преимущество решения согласно изобретению следует видеть в том, что генераторный датчик является простой конструктивной частью, которая может связываться с любым, вращающимся пропорционально вращению ротора двигательного или генераторного блока валом предлагаемой машины, чтобы вырабатывать в качестве сигнала датчика электрическое напряжение, которое позволяет делать вывод о скорости вращения ротора двигательного или генераторного блока.

В качестве электрического сигнала принципиально может оцениваться как ток, так и напряжение.

Оценка тока является все же более затратной, так как он должен течь через потребляющее устройство и вследствие этого больше не является пропорциональным скорости вращения генератора.

По этой причине является особо предпочтительным, если в качестве электрического сигнала датчика вырабатывается сигнал напряжения, который может регистрироваться посредством непосредственного измерения напряжения и является по существу пропорциональным скорости вращения двигательного или генераторного блока.

При этом такое напряжение может регистрироваться, прежде всего, без заметно текущего тока и, следовательно, без дополнительных схемно-технических затрат.

Решение согласно изобретению может реализовываться особо предпочтительно в том случае, если генераторный датчик расположен в корпусе машины и, прежде всего, подвержен в нем воздействию рабочей среды и/или смазочного материала.

Это решение имеет большое преимущество, состоящее в том, что генераторный датчик может быть простым образом интегрирован в машину согласно изобретению, и, кроме того, преимущество, состоящее в том, что при интеграции генераторного датчика не требуется принимать никаких мер для того, чтобы защищать его от смазочных материалов и/или газообразной среды.

Другое предпочтительное решение предусматривает, что генераторный датчик имеет ротор датчика с постоянным намагничиванием, который взаимодействует с имеющим статорные обмотки статором, причем при вращающемся роторе датчика в статорных обмотках статора возникает зависящее от скорости вращения ротора датчика напряжение, которое представляет собой сигнал датчика.

Это решение является предпочтительным, прежде всего, в том отношении, что вследствие постоянного намагничивания ротора датчика возникающее в статорных обмотках напряжение является по существу пропорциональным, прежде всего пропорциональным, скорости вращения ротора датчика, так что сигнал датчика позволяет простым образом сделать вывод о скорости вращения ротора датчика и, следовательно, также о скорости вращения ротора двигательного или генераторного блока.

Помимо этого, является предпочтительным, если для реализации постоянного намагничивания ротор датчика имеет содержащий редкоземельные элементы магнитный материал, так как магнитный материал такого рода открывает возможность обеспечения постоянной намагниченности ротора датчика.

Является особо выгодным, если генераторный датчик выполнен так, что при скорости вращения двигательного или генераторного блока, которая приводит к частоте переменного напряжения, которая находится в диапазоне частоты сети связанной с двигательным или генераторным блоком распределительной сети, он вырабатывает напряжение в диапазоне между 30 В и 48 В, преимущественным образом между 40 В и 48 В.

Это решение имеет большое преимущество, состоящее в том, что выработка генераторным датчиком наиболее высокого напряжения в релевантном для оценки скорости вращения двигательного или генераторного блока диапазоне скорости вращения повышает точность при регистрации, не требуя применения электрических конструктивных частей, которые должны быть пригодными для напряжений выше 48 В, так что генераторный датчик и электронный блок обработки могут быть реализованы с выгодными по цене конструктивными частями.

В отношении монтажа ротора генераторного датчика мыслимы самые разные возможности.

Например, было бы мыслимым, состыковывать ротор датчика с валом предлагаемой машины, прежде всего двигательного или генераторного блока, через передаточное средство.

Особо простое решение предусматривает, что ротор генераторного датчика состыкован непосредственно с концом вала без возможности проворота и удерживается им.

Это существенно упрощает монтаж генераторного датчика, так как для ротора датчика не требуется никаких опор, а опирание ротора генераторного датчика происходит с помощью конца вала, который, со своей стороны, установлен на опоре.

Особо целесообразное решение предусматривает, что ротор генераторного датчика расположен на соединенном с опорной цапфой винтового ротора держателе ротора.

Для того чтобы держатель ротора можно было монтировать простым образом, оказалось особо целесообразным, если держатель ротора соединен с концом вала или с опорной цапфой посредством центровочного винта, чтобы достигать наиболее точного центрирования держателя ротора, за счет чего, в свою очередь, является реализуемым как можно меньший зазор между ротором датчика и статором.

Помимо этого, преимущественным образом предусмотрено, что держатель ротора отцентрирован относительно конца вала или относительно опорной цапфы посредством центровочного конуса.

Прежде всего, преимущественным образом предусмотрено, что состыкованный/-ая с ротором датчика и держащий его конец вала или удерживающая его опорная цапфа центрированно направлена подшипником, прежде всего одним из комплектов подшипников, так что сам конец вала или сама опорная цапфа движется тоже без значимых ошибок центрирования и не передает их на ротор датчика.

Прежде всего, предусмотрено, что конец вала или опорная цапфа простирается от центрированно направляющего его или ее подшипника, прежде всего от подшипника одного из комплектов подшипников, максимально на расстояние в сторону от этого подшипника, которое соответствует диаметру конца вала или диаметру опорной цапфы.

Наиболее точное центрирование ротора датчика относительно оси, вокруг которой он вращается, является преимуществом потому, что тем самым, как уже было упомянуто выше, может реализовываться меньший зазор между ротором датчика и статором, который, в свою очередь, требуется для выработки наиболее точного и как можно большего сигнала датчика.

Во взаимосвязи с предыдущим описанием возможностей монтажа генераторного датчика в машину согласно изобретению было лишь определено, что он должен вращаться с изменяющей пропорционально вращению ротора двигательного или генераторного блока скоростью вращения машины.

Предпочтительное решение предусматривает, что генераторный датчик расположен в корпусе машины предлагаемой машины.

Это решение имеет преимущество, состоящее в том, что за счет этого генераторный датчик может быть простым образом защищен и тогда, кроме того, может располагаться также в непосредственном соединении с приводящим его в движение валом, так что проведение вала сквозь корпус машины не требуется.

В этом случае генераторный датчик может быть расположен внутри корпуса машины еще в различных частях корпуса или областях корпуса такового.

Например, является мыслимым расположение генераторного датчика в корпусе винтового ротора, причем в этом случае преимущественным образом предусмотрено, что генераторный датчик связан с валом одного из винтовых роторов или с участком опорной цапфы одного из винтовых роторов.

Альтернативная возможность предусматривает, что генераторный датчик расположен в корпусе двигателя или генератора.

В этом случае, прежде всего, является преимуществом, если генераторный датчик состыкован с валом генератора двигательного или генераторного блока, так что он может непосредственно регистрировать скорость вращения ротора.

Помимо этого, преимущественным образом предусмотрено, что ротор генераторного датчика состыкован с концом вала вала генератора и держится им.

В отношении монтажа статора генераторного датчика до сих пор тоже не было приведено никаких, более подробных данных.

Так, предпочтительное решение предусматривает, что статор генераторного датчика стационарно держится в корпусе машины, прежде всего в компоненте такого.

Прежде всего, предусмотрено, что статор генераторного датчика стационарно удерживается в элементе корпуса, прежде всего в выполненном с возможностью демонтажа с корпуса машины элементе корпуса.

Особо выгодное решение предусматривает, что генераторный датчик расположен в находящемся со стороны высокого давления корпусе подшипника, в котором в этом случае предпочтительно может простым образом реализовываться комбинация со структурой упорного подшипника.

Для того чтобы располагать статор генераторного датчика как можно удобнее для технического обслуживания и при необходимости также удобнее для дооснащения, преимущественным образом предусмотрено, что статор генераторного датчика стационарно держится в демонтируемом элементе корпуса, например в крышке корпуса подшипника.

Тем самым можно, прежде всего, простым образом выполнять техническое обслуживание и при необходимости тоже простым образом дооснащать генераторный датчик.

При этом этот элемент корпуса преимущественным образом снабжен проходным электрическим соединением, чтобы можно было простым образом соединять генераторный датчик с подходящим электронным блоком обработки для определения скорости вращения.

Особо выгодное решение предусматривает, что ротор генераторного датчика состыкован без возможности проворота с состыкованным по меньшей мере с одним винтовым ротором кольцом подшипника соответствующего упорного подшипника, так что за счет этого соответствующий изобретению датчик скорости вращения может простым образом располагаться вблизи от упорного подшипника или в комбинации со структурой упорного подшипника.

В предпочтительном решении, прежде всего, предусмотрено, что ротор генераторного датчика состыкован без возможности проворота с опорной цапфой, на которую воздействует по меньшей мере один упорный подшипник.

Таким образом, предыдущее описание соответствующих изобретению решений содержит, прежде всего, определенные пронумерованными ниже формами выполнения различные комбинации признаков:

1. Машина для расширения или сжатия по существу газообразных сред, содержащая корпус (10) машины и по меньшей мере один расположенный в корпусе (10) машины в отверстии (52, 54) винтового ротора и простирающийся между стороной (62) низкого давления и стороной (64) высокого давления отверстия (52, 54) винтового ротора, а также взаимодействующий по существу с газообразной средой винтовой ротор (36, 38), который за счет вращения вокруг винтовой оси (52, 54) по существу газообразную среду либо перемещает от стороны (62) низкого давления к стороне (64) высокого давления и при этом сжимает, либо перемещает от стороны (64) высокого давления к стороне (62) низкого давления и при этом расширяет, и который установлен в корпусе (10) машины с обеих сторон посредством соответственно комплекта (92, 94, 96, 98) подшипников, причем каждый комплект (92, 94, 96, 98) подшипников имеет по меньшей мере один радиальный подшипник (102), и по меньшей мере один из комплектов (96, 98) подшипников имеет по меньшей мере один действующий в осевом направлении подшипник (104), который подпирает по меньшей мере один винтовой ротор (36, 38) в осевом направлении против осевого движения перемещения из его рабочего положения в направлении (112, 114) стороны (62) низкого давления, а также состыкованный или выполненный с возможностью стыковки по меньшей мере с одним винтовым ротором (36, 38) двигательный или генераторный блок (132), причем по меньшей мере один винтовой ротор (36, 38) снабжен по меньшей мере одним осевым упорным подшипником (212, 214), который подпирает в осевом направлении по меньшей мере один винтовой ротор (36, 38) таким образом, что находящаяся со стороны высокого давления торцевая сторона (122, 124) по меньшей мере одного винтового ротора (36, 38) направляется без контакта с обращенной к этой торцевой стороне (122, 124) торцевой стенкой (126, 128) корпуса (10) машины, вмещающего в себя по меньшей мере один винтовой ротор (36, 38).

2. Машина по форме 1 выполнения, причем по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214) расположен в корпусе (10) машины с возможностью перемещения в осевом направлении и с силовой нагрузкой в направлении стороны (62) низкого давления.

3. Машина по форме 2 выполнения, причем по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214) воздействует в осевом направлении на винтовой ротор (36, 38) таким образом, что действующий в осевом направлении подшипник (104) посредством упорного подшипника (212, 214) имеет постоянный предварительный натяг в направлении стороны низкого давления.

4. Машина по форме 3 выполнения, причем по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214) нагружен действующей в осевом направлении эластичной упругой силой, так что эта упругая сила действует по меньшей мере на один винтовой ротор (36, 38) в направлении (112, 114) стороны (62) низкого давления.

5. Машина по одной из форм 2-4 выполнения, причем по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214) нагружен посредством пакета (256) тарельчатых пружин.

6. Машина по одной из предшествующих форм выполнения, причем по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214) воздействует на опорную цапфу (230), обеспечивающую установку по меньшей мере одного винтового ротора (36, 38) на соответствующей опоре.

7. Машина по форме 6 выполнения, причем по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214) действует на расположенную на обращенной от двигательного или генераторного блока (132) стороне по меньшей мере одного винтового ротора (36, 38) опорную цапфу (230).

8. Машина по форме 7 выполнения, причем по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214) расположен в расположенном обращенным от двигательного или генераторного блока корпусе (18) подшипника корпуса (10) машины.

9. Машина по одной из форм 6-8 выполнения, причем по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214) воздействует на выступающую за находящуюся со стороны высокого давления торцевую сторону винтового ротора (36, 38) опорную цапфу (230).

10. Машина по одной из предшествующих форм выполнения, причем по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214) расположен на посадочной цапфе (224).

11. Машина по форме 10 выполнения, причем посадочная цапфа (224) расположена на конце опорной цапфы (230).

12. Машина по форме 10 или 11 выполнения, причем посадочная цапфа (224) имеет фланцевую поверхность (246), на которую действует упорный подшипник (212, 214).

13. Машина по одной из форм 10-12 выполнения, причем посадочная цапфа (224) вставлена в конец опорной цапфы (230).

14. Машина по одной из форм 10-13 выполнения, причем посадочная цапфа (224) отцентрирована относительно опорной цапфы (230) с помощью центровочного конуса (234, 236).

15. Машина по одной из форм 10-14 выполнения, причем посадочная цапфа (224) имеет меньший диаметр, чем участок (93, 95, 97, 99) цапфы опорной цапфы (230), который несет соответствующий комплект (92, 94, 96, 98) подшипников, прежде всего радиальный подшипник (102) и/или действующий в осевом направлении подшипник (104).

16. Машина по одной из предшествующих форм выполнения, причем по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214) имеет такие размеры, что воспринимаемые им опорные силы находятся в диапазоне от 10% до 80% от опорных сил действующего в осевом направлении подшипника (104).

17. Машина по одной из предшествующих форм выполнения, причем по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214) имеет по отношению к соответствующей винтовой оси (52, 54) радиальное расширение, которое находится в диапазоне от 10% до 80% от радиального расширения действующего в осевом направлении подшипника (104).

18. Машина по одной из предшествующих форм выполнения, причем по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214) имеет внутренний диаметр подшипника, который меньше, чем внутренний диаметр действующего в осевом направлении подшипника (104) соответствующего комплекта (92, 94, 96, 98) подшипников.

19. Машина по одной из предшествующих форм выполнения, причем по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214) имеет внутренний диаметр подшипника, который меньше, чем внутренний диаметр радиального подшипника (102) комплектов (92, 94, 96, 98) подшипников.

20. Машина по ограничительной части формы 1 выполнения или по одной из предшествующих форм выполнения, причем машина снабжена датчиком (270) скорости вращения, который связан с вращающимся пропорционально вращению одного из винтовых роторов (36, 38) валом (97, 99) и который выполнен как электрический генераторный датчик (272), который вырабатывает электрический сигнал датчика.

21. Машина по форме 20 выполнения, причем электрический генераторный датчик (272) вырабатывает в качестве сигнала датчика электрическое напряжение.

22. Машина по форме 20 или 21 выполнения, причем генераторный датчик (272) расположен в корпусе (10) машины и, прежде всего, подвержен в нем воздействию рабочей среды и/или смазочного материала.

23. Машина по одной из форм 20-22 выполнения, причем генераторный датчик (272) имеет ротор (274) датчика с постоянным намагничиванием, который взаимодействует с имеющим статорные обмотки статором (276), причем при вращающемся роторе (274) датчика в статорных обмотках статора (276) возникает зависящее от скорости вращения ротора (272) датчика напряжение, которое представляет собой сигнал датчика.

24. Машина по одной из форм 20-23 выполнения, причем для реализации постоянного намагничивания ротор (274) датчика имеет содержащий редкоземельные элементы магнитный материал.

25. Машина по одной из предшествующих форм 20-24 выполнения, причем генераторный датчик (272) выполнен так, что при скорости вращения двигательного или генераторного блока (132), которая приводит к частоте переменного напряжения, которая находится в диапазоне частоты сети связанной с двигательным или генераторным блоком распределительной сети, он вырабатывает напряжение в диапазоне между 30 В и 48 В, преимущественным образом между 40 В и 48 В.

26. Машина по одной из форм 20-25 выполнения, причем ротор (124) генераторного датчика (122) состыкован непосредственно с концом вала (97, 99) без возможности проворота и удерживается им.

27. Машина по одной из форм 20-26 выполнения, причем ротор (274) генераторного датчика (272) расположен на соединенном с опорной цапфой (230) винтового ротора (36) держателе (282) ротора.

28. Машина по форме 26 или 27 выполнения, причем держатель (282) ротора соединен с концом (97) вала или с опорной цапфой (230) посредством центровочного винта (134).

29. Машина по одной из форм 26-28 выполнения, причем держатель (282) ротора отцентрирован относительно конца (97) вала или относительно опорной цапфы (230) посредством центровочного конуса (234, 236).

30. Машина по одной из форм 20-29 выполнения, причем состыкованная с ротором (274) генераторного датчика (272) и удерживающая его опорная цапфа (230) центрированно направлена подшипником (96, 98).

31. Машина по форме 30 выполнения, причем конец (97) вала или опорная цапфа (230) простирается от этого центрированно направляющего его или ее подшипника (96, 98) в сторону от этого подшипника (96, 98) максимально на расстояние, которое соответствует диаметру конца (97) вала или диаметру опорной цапфы (230).

32. Машина по одной из форм 20-31 выполнения, причем генераторный датчик (272) расположен в находящемся со стороны высокого давления корпусе (18) подшипника.

33. Машина по одной из форм 20-32 выполнения, причем статор (276) генераторного датчика (270) стационарно удерживается в элементе (22) корпуса (10) машины, прежде всего в выполненном с возможностью демонтажа с корпуса (10) машины элементе (22) корпуса.

34. Машина по форме 33 выполнения, причем элемент (22) корпуса снабжен проходным электрическим соединением (302).

35. Машина по одной из предшествующих форм выполнения, причем ротор (274) генераторного датчика (272) состыкован без возможности проворота с состыкованным по меньшей мере с одним винтовым ротором (36, 38) кольцом (222) подшипника соответствующего упорного подшипника (212, 214).

36. Машина по одной из форм 20-35 выполнения, причем ротор (274) генераторного датчика (272) состыкован без возможности проворота с опорной цапфой (230), на которую воздействует по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214).

Другие признаки и преимущества изобретения являются предметом последующего описания, а также графического изображения некоторых примеров выполнения.

На чертеже показано:

Фиг. 1 продольный разрез первого примера выполнения предлагаемой машины для расширения и/или сжатия газообразных сред,

Фиг. 2 разрез вдоль линии 2-2 на фиг.1,

Фиг. 3 схематическое изображение замкнутого процесса с применением предлагаемой машины для расширения газообразных сред,

Фиг. 4 схематическое изображение замкнутого контура холодильного агента с машиной для сжатия газообразных сред согласно изобретению,

Фиг. 5 увеличенное изображение области А на фиг. 1, и

Фиг. 6 еще раз увеличенное изображение показанной на фиг. 5 области с изображением соответствующего изобретению упорного подшипника,

Фиг. 7 продольный разрез второго примера выполнения предлагаемой машины аналогично фиг. 1 для расширения и/или сжатия газообразных сред, и

Фиг. 8 увеличенное изображение области В на фиг. 7.

Первый пример выполнения предлагаемой машины, прежде всего машины для расширения или сжатия, изображенный на фиг. 1 и 2, содержит обозначенный в целом ссылочным обозначением 10 корпус машины, образованный из корпуса 12 винтового ротора, к которому с одной стороны примыкает корпус 14 двигателя или генератора, который с находящейся напротив корпуса 12 винтового ротора стороны закрыт крышкой 16 корпуса.

С находящейся напротив корпуса 14 двигателя или генератора стороны к корпусу 12 винтового ротора примыкает корпус 18 подшипника, который со своей, находящейся напротив корпуса 12 винтового ротора стороны закрыт крышкой 22 корпуса подшипника.

В корпусе 12 винтового ротора предусмотрены отверстия 32, 34 винтового ротора, в которых расположены винтовые роторы 36, 38, которые своими винтовыми контурами 42, 44 входят друг в друга и взаимодействуют со стенными поверхностями 46, 48 отверстий винтового ротора, чтобы при вращении вокруг соответствующих винтовых осей 52, 54 образовывать между винтовыми контурами 42, 44 и стенными поверхностями 46, 48 замкнутые камеры 56, причем в примыкании к примыкающей к отверстиям винтового ротора стороне 62 низкого давления эти камеры 56 имеют максимально возможный объем, а в примыкании к стороне 64 высокого давления имеют наименьший объем.

При этом в изображенном примере выполнения сторона 62 низкого давления находится с обращенной к корпусу 14 двигателя или генератора стороны корпуса 12 винтового ротора, причем сторона 62 низкого давления с помощью проходящего через корпус 14 двигателя или генератора газопровода 72 соединена с подключением 74 низкого давления в корпусе 10 машины, и причем подключение 74 низкого давления расположено преимущественным образом вблизи от крышки 16 корпуса, так что проходящий между подключением 74 низкого давления и стороной 62 низкого давления газопровод 72 по возможности проходит через корпус 14 двигателя или генератора по всей его длине.

В изображенном примере выполнения сторона 64 высокого давления находится с обращенной к корпусу 18 подшипника стороны корпуса 12 винтового ротора, причем к стороне 64 высокого давления примыкает канал 82 высокого давления, который проходит через корпус 18 подшипника и крышку 22 корпуса подшипника и ведет вплоть до подключения 84 высокого давления в корпусе 10 машины, которое расположено, например, в крышке 22 корпуса подшипника.

Как изображено на фиг. 1 и 2, винтовые роторы 36 и 38 установлены на опорах в полном корпусе 10 с возможностью вращения вокруг соответствующих винтовых осей 52 и 54, причем для каждого из винтовых роторов 36, 38 предусмотрен находящийся со стороны низкого давления комплект 92 или же 94 подшипников и для каждого из винтовых роторов 36, 38 предусмотрен находящийся со стороны высокого давления комплект 96, 98 подшипников.

Каждый из комплектов 92, 94, 96, 98 подшипников содержит соответственно по меньшей мере один радиальный подшипник 102, и дополнительно один из комплектов 92, 94, 96, 98 подшипников, например в данном случае находящийся со стороны высокого давления комплект 96, 98 подшипников, содержит для каждого из винтовых роторов 36, 38 еще по меньшей мере один действующий в осевом направлении подшипник 104.

Комплекты 92, 94, 96, 98 подшипников расположены, прежде всего, соответственно на участке 93, 95, 97, 99 опорной цапфы соответствующего винтового ротора 36, 38.

При этом действующие в осевом направлении подшипники 104 подпирают винтовые роторы 36, 38 против перемещения из их рабочего положения в направлении стороны 62 низкого давления, так как разность давлений между стороной 64 высокого давления и стороной 62 низкого давления действует на винтовые роторы 36, 38 таким образом, что они имеют тенденцию к тому, чтобы перемещаться в проходящих параллельно винтовым осям 52, 54 направлениях 112, 114 от стороны 64 высокого давления в направлении стороны 62 низкого давления и таким образом увеличивать предусмотренный в рабочем положении уплотнительный зазор между соответствующей торцевой стороной 122, 124 соответствующего винтового ротора 36 или же 38, то есть, прежде всего, между находящимся со стороны высокого давления завершением или находящейся со стороны высокого давления торцевой стороной 122, 124 винтового контура 42, 44 и замыкающей отверстия 32, 34 винтового ротора со стороны высокого давления торцевой стенкой 126, 128.

Сохранение рабочего положения и, следовательно, этого уплотнительного зазора между соответствующей торцевой стороной 122, 124 соответствующего винтового ротора 36 или же 38 с заданной шириной, который закупорен масляной пленкой, требуется для того, чтобы обеспечивать оптимальное функционирование машины, и поэтому задается за счет действия действующих в осевом направлении подшипников 104 на винтовые роторы 36, 38.

Винтовые роторы 36, 38, которые вращаются вокруг своих винтовых осей 52, 54, состыкованы с обозначенным в целом ссылочным обозначением 132 электрическим двигательным или генераторным блоком, который предусмотрен в корпусе 14 двигателя или генератора и имеет статор 134, который расположен в корпусе 14 двигателя или генератора неподвижно и имеет окруженный статором 134 ротор 136, который сидит на проходящем как через ротор 136, так и через винтовой ротор 36 общем приводном валу 138, который установлен с помощью комплектов 92 и 102 подшипников.

Как изображено на фиг. 1 и 2, электрический двигательный или генераторный блок 132 расположен так, что канал 72 низкого давления по крайней мере частями проходит вдоль статора 134, но при необходимости проходит также насквозь между ротором 136 и статором 134, чтобы охлаждать электрический двигательный или генераторный блок 132 подведенным со стороны низкого давления газом.

Связанный с электрическим двигательным или генераторным блоком 132 винтовой ротор 36, со своей стороны, через входящие друг в друга винтовые контуры 42, 44 связан также с винтовым ротором 38, так что образующиеся камеры 56 в зависимости от направления вращения винтовых роторов 36, 38 или перемещаются от стороны 64 высокого давления к стороне 62 низкого давления и таким образом снижают давление принятого со стороны высокого давления газа, который в этом случае находится на стороне 62 низкого давления в виде расширенного газа, или перемещаются от стороны 62 низкого давления к стороне 64 высокого давления и при этом сжимают принятый со стороны низкого давления газ, который выводится на стороне 64 высокого давления.

Эти два разных принципа работы схематически показаны на фиг. 3 и 4.

На фиг. 3 изображен обозначенный в целом ссылочным обозначением 140 замкнутый процесс, прежде всего работающий с циклом Ренкина замкнутый процесс, в котором направляемая в замкнутом контуре 142 рабочая среда сжимается компрессором 144, который приводится в действие с помощью двигателя 146, после чего протекает через теплообменник 148 и испаряется за счет подведения тепла из теплового потока 152, причем тепловой поток 152 подводится к теплообменнику 148, например, с помощью замкнутого контура горячей воды и насоса 154 горячей воды с приводным двигателем 156.

Вслед за этим превращенная в пар в теплообменнике 148 за счет подведения теплового потока 152 рабочая среда подводится к следующей в замкнутом контуре 142 после теплообменника 148 детандерной машине 160, которая выполнена согласно изображенной на фиг. 1 и 2 машине для расширения или сжатия, причем двигательный или генераторный блок 132 работает как генератор.

При этом испарившаяся рабочая среда подводится к детандерной машине 160 через подключение 84 высокого давления и поступает на стороне 64 высокого давления между винтовыми роторами 36, 38, принимается камерами 56, и на пути камер 56 к стороне 62 низкого давления ее давление снижается, причем в зависимости от давления и температуры могут образовываться капли жидкости.

Затем рабочая среда со сниженным давлением подводится к другому теплообменнику 172, в котором рабочая среда конденсируется и происходит отведение теплового потока 174, например с помощью замкнутого контура холодной воды, в котором тоже расположен насос 176, который приводится в действие с помощью двигателя 178.

Однако отведение теплового потока 174 может происходить также с помощью охлаждающего воздушного потока.

С помощью насоса или компрессора 144 осуществляется, прежде всего, изоэнтропическое, преимущественным образом идеальное изоэнтропическое, сжатие образованного в теплообменнике 172 жидкого насыщенного конденсата рабочей среды, и в теплообменнике 148 происходит по существу изобарное испарение переохлажденной системы вплоть до достижение парообразного насыщенного состояния, в котором рабочая среда затем подводится к детандерной машине 160, причем в детандерной машине 160 за счет этого возникает механическая работа, посредством которой приводится в действие двигательный или генераторный блок 132 и таким образом вырабатывается электрическая энергия.

В последующем в теплообменнике 172 происходит изобарная, прежде всего полностью изобарная, конденсация рабочей среды за счет отведения теплового потока 174, так что затем к компрессору 144 может снова подводиться жидкий насыщенный конденсат.

Изображенная на фиг. 1 и 2 и описанная выше машина для расширения или сжатия может применяться, однако, также согласно фиг. 4 в замкнутом процессе 180 с замкнутым контуром 182 холодильного агента, в котором нагретый в теплообменнике 184 за счет отведения тепла, например с помощью воздуходувки 184, холодильный агент подводится к подключению 74 низкого давления, после чего на пути от стороны 62 низкого давления к стороне 64 высокого давления сжимается приводимой в действие с помощью двигательного или генераторного блока 132 компрессорной машиной и через подключение 84 высокого давления подводится к теплообменнику 202, который охлаждает сжатый холодильный агент, например, с помощью воздуходувки 204 и затем подводит для расширения к расширительному органу 206, от которого расширенный холодильный агент снова подводится к теплообменнику 184.

В машине для расширения или сжатия при регулярной работе как в замкнутом контуре 142, так и в замкнутом контуре 182 холодильного агента давление на стороне 62 низкого давления всегда ниже, чем давление на стороне 64 высокого давления, так что в этих случаях винтовые роторы 36, 38 всегда имеют стремление к тому, чтобы своими торцевыми сторонами 122, 124 перемещаться в сторону от торцевых стенок 126, 128 в направлениях 112, 114 и поддерживать заданный с помощью действующего в осевом направлении подшипника 104 уплотнительный зазор.

Правда, при процессах запуска или останова, или при прерванных процессах запуска, или при ошибочном направлении вращения двигательного или генераторного блока 132 могут возникать состояния, при которых действующие на винтовые роторы 36, 38 в направлениях 112 и 114 силы являются близкими к нулю или в определенных случаях даже отрицательными.

В этих случаях обеспечена возможность того, что уплотнительный зазор будет уменьшаться и вследствие этого торцевые стороны 122, 124 винтовых роторов 36, 38 будут касаться торцевых стенок 126, 128, так что за счет этого возникнут нагревы, частично перегревы и вследствие этого повреждения на торцевых сторонах 122, 124 и/или на торцевых стенках 126, 128 или на винтовых контурах 42, 44 винтовых роторов 36, 38, так как действующие в осевом направлении подшипники 104 действуют только в направлениях 112 и 114, но не в противоположных направлениям 112 и 114 направлениях.

Для того чтобы избегать подобных состояний, винтовым роторам 36, 38 приданы осевые упорные подшипники 212, 214, которые подпирают винтовые роторы 36, 38 против перемещения от стороны 62 низкого давления к стороне 64 высокого давления и поддерживают минимальную величину уплотнительного зазора.

Как изображено в качестве образца на примере упорного подшипника 212, он имеет внутреннее кольцо 222 подшипника, которое расположено на посадочной цапфе 224, причем посадочная цапфа 224 расположена в опорной цапфе 230, прежде всего в имеющей участок 93, 95, 97, 99 опорной цапфы опорной цапфе 230, который несет соответствующий комплект 92, 94, 96, 98 подшипников.

Со своей стороны, посадочная цапфа 224, прежде всего, завинчена резьбовым участком 228 в резьбовое отверстие 226 опорной цапфы 230, в данном случае находящейся со стороны высокого давления опорной цапфы 230 винтового ротора 36, причем это резьбовое отверстие 226 простирается преимущественным образом от торцевой стороны 232 опорной цапфы 230 в нее соосно с соответствующей винтовой осью 52.

Для того чтобы достигать оптимального центрирования посадочной цапфы 224, посадочная цапфа 224 снабжена еще центровочным конусом 234, который центрируемым образом взаимодействует с предусмотренной на переходе от торцевой стороны 232 к резьбовому отверстию 226 конической поверхностью 236.

Для опоры внутреннего кольца 222 подшипника посадочная цапфа 224 снабжена принимающей радиально внутреннее кольцо 222 подшипника центровочной поверхностью 242 и дополнительно еще выступающим радиально наружу за центровочную поверхность 242 опорным фланцем 244 на обращенной к торцевой стороне 232 опорной цапфы 230 стороне внутреннего кольца 222 подшипника с фланцевой поверхностью 246.

Помимо этого, каждый из упорных подшипников 212, 214 снабжен внешним кольцом 252 подшипника, на которое действует прижимной диск 254, который на находящейся напротив фланцевой поверхности 246 и, таким образом, также напротив, например, торцевой стороны 232 опорной цапфы 230 стороне соответствующего упорного подшипника 212, 214 прилегает к нему и, со своей стороны, как изображено на фиг. 5, расположен в корпусе 18 подшипника центрируемым относительно соответствующей винтовой оси 52, 54 и направляемым с возможностью перемещения в направлении, параллельном винтовым осям 52, 54.

Этот прижимной диск 254 нагружается комплектом тарельчатых пружин 256, которые со своей обращенной от прижимного диска 154 стороны тоже подперты в корпусе 18 подшипника, прежде всего в предусмотренном в нем седле 258, и действуют на прижимной диск 254 так, что он нагружает соответствующий упорный подшипник 212, 214 в области внешнего кольца 252 подшипника в направлении опорной цапфы 230, так что в целом каждый из винтовых роторов 36, 38 нагружается за счет соответствующих упорных подшипников 212, 214 действующей параллельно соответствующей винтовой оси 52, 54 силой, которая действует в направлениях 112, 114.

Таким образом, решение согласно изобретению, например при применении вставленной с торцевой стороны в соответствующую опорную цапфу 230 посадочной цапфы 224, создает условия для того, чтобы выбирать упорные подшипники 212, 214 по размеру существенно меньше, чем посаженные соответственно радиально на участок 93, 95, 97, 99 опорной цапфы соответствующей опорной цапфы 230, действующие радиально подшипники 104, так что создано пространственно предпочтительное решение.

Опорные подшипника 212, 214 выбраны по размеру, прежде всего, так, что их размер, например внешний диаметр внешнего кольца 252 подшипника, меньше, чем диаметр опорной цапфы и находится, прежде всего, в диапазоне приблизительно от 15% приблизительно до 80% от размера действующего в осевом направлении подшипника 104.

Помимо этого, созданные пакетом 256 тарельчатых пружин силы в направлениях 112 и 114 выбраны так, что они находятся в диапазоне приблизительно от 2% приблизительно до 30% от действующих на винтовые роторы 36, 38 при нормальном режиме работы машины для расширения или сжатия сил.

Описанная выше машина для расширения или сжатия может быть снабжена в упрощенной форме также только одним из упорных подшипников 212, 214, причем в случае детандерной машины имеется преимущественным образом упорный подшипник 214, а в случае машины для сжатия предусмотрен преимущественным образом упорный подшипник 212.

Во втором примере выполнения предлагаемой машины для расширения или сжатия, изображенном на фиг. 7 и 8, таким же образом, как в первом примере выполнения, винтовым роторам 36, 38 приданы осевые упорные подшипника 212, 214, которые подпирают винтовые роторы 36, 38 против перемещения от стороны 62 низкого давления к стороне 64 высокого давления и поддерживают минимальную величину уплотнительного зазора, как уже было описано во взаимосвязи с первым примером выполнения, на который, поскольку одни и те же элементы снабжены одними и теми же ссылочными обозначениями, в полном объеме обращается внимание.

Правда, в отличие от первого примера выполнения посадочная цапфа 224 снабжена выступом 262, который простирается в сторону от находящейся со стороны высокого давления опорной цапфы 230 винтового ротора 36 и при этом проходит, прежде всего, без контакта как сквозь прижимной диск 254, так и сквозь комплект тарельчатых пружин 256 в центральной области и входит в свободное пространство 264 опорного элемента 266 для комплекта тарельчатых пружин 256.

При этом опорный элемент 266 или может быть, как изображено на фиг. 8, отдельной, вставленной в крышку 22 корпуса подшипника деталью и вместе с крышкой 22 корпуса подшипника образовывать седло 258 для опоры комплекта тарельчатых пружин 256, или может быть выполнен монолитно с крышкой 22 корпуса подшипника.

В свободном пространстве 264 расположен обозначенный в целом ссылочным обозначением 270 датчик скорости вращения, который связан с вращающейся пропорционально скорости вращения находящейся со стороны высокого давления опорной цапфы 230 винтового ротора 36 посадочной цапфой 224.

Датчик 270 скорости вращения образует, прежде всего, электрический генераторный датчик 272, который имеет ротор 272 датчика с постоянным намагничиванием, который взаимодействует с имеющим статорные обмотки статором 276, причем ротор 274 датчика расположен, держась прочно, на образованном выступом 262 держателе 282 ротора, так что в целом ротор 274 датчика за счет соединения посадочной цапфы 224 с опорной цапфой 230 без возможности проворота вращается с той же скоростью вращения, что и винтовой ротор 36, в то время как статор 276 расположен, держась прочно, в корпусе 18 подшипника, прежде всего в опорном элементе 266.

При этом статорные обмотки статора 276 через соединительные линии 292, 294 соединены с проходным соединением 302, которое расположено в проеме 304 корпуса 18 подшипника и закрывает его, так что для подключения статорных обмоток статора 276 датчика 270 скорости вращения в распоряжении имеется два расположенных вне корпуса 18 подшипника контакта 312 и 314, которые соединены с ведущими к статорным обмоткам статора 276 линиями 292, 294.

Вследствие того, что образующий датчик 270 скорости вращения генераторный датчик 272 имеет ротор 274 датчика с постоянным намагничиванием, датчик 270 скорости вращения вырабатывает в качестве сигнала датчика пропорциональное скорости вращения винтового ротора 36, прежде всего строго пропорциональное, напряжение.

При этом генераторный датчик 272 с ротором 274 датчика и статором 276 выполнен, преимущественным образом, так, в том случае, если винтовой ротор 36 состыкован с обозначенным в целом ссылочным обозначением 132 электрическим двигательным или генераторным блоком, который эксплуатируется с переменным напряжением с частотой, которая соответствует частоте сети связанной с двигательным или генераторным блоком 132 электрической распределительной сети 320, например 50 Гц или 60 Гц, то он вырабатывает в качестве сигнала датчика электрическое напряжение, которое находится ниже 48 В, однако преимущественным образом в диапазоне между 30 и 48 В, еще лучше в диапазоне между 40 и 48 В, чтобы, с одной стороны, можно было измерять скорость вращения винтового ротора 36, прежде всего общего приводного вала 138, в диапазоне релевантной частоты сети как можно точнее, то есть с помощью сигнала датчика с наиболее высоким напряжением, но чтобы, с другой стороны, предотвращалось применение высоковольтных компонентов, которые следовало бы применять при напряжениях выше 48 В.

Особо предпочтительное решение предусматривает, что генераторный датчик 272 является стандартным генератором с ротором 274 с постоянным намагничиванием.

При этом выработанное генераторным датчиком 272 напряжение может быть, прежде всего, или переменным напряжением, или постоянным напряжением, каждое из которых может измеряться непосредственно, то есть без электрического преобразования.

Таким образом, как при применении предлагаемой машины для расширения по существу газообразных сред, так и при применении предлагаемой машины для сжатия по существу газообразных сред скорость вращения обозначенного в целом ссылочным обозначением 132 электрического двигательного или генераторного блока может регистрироваться, предпочтительным образом, с помощью датчика 270 скорости вращения.

Изобретение относится к машине для снижения давления или сжатия газообразных сред. Машина содержит корпус (10) и по меньшей мере один винтовой ротор (36, 38), расположенный в корпусе (10) и простирающийся между стороной (62) низкого давления и стороной высокого давления. Ротор (36, 38) установлен в корпусе (10) с обеих сторон посредством комплекта (92, 94, 96, 98) подшипников. Каждый комплект (92, 94, 96, 98) имеет по меньшей мере один радиальный подшипник (102), и по меньшей мере один из комплектов (96, 98) имеет по меньшей мере один действующий в осевом направлении подшипник (104), подпирающий по меньшей мере один ротор (36, 38) в осевом направлении против движения перемещения из его рабочего положения в направлении (112, 114) стороны (62). По меньшей мере один ротор (36, 38) снабжен по меньшей мере одним осевым упорным подшипником (212, 214), подпирающим в осевом направлении по меньшей мере один ротор (36, 38) таким образом, что находящаяся со стороны высокого давления торцевая сторона (122, 124) по меньшей мере одного ротора (36, 38) направлена без контакта с обращенной к стороне (122, 124) торцевой стенкой (126, 128) корпуса (10). Корпус (10) вмещает в себя по меньшей мере один ротор (36, 38) и по меньшей мере один подшипник (212, 214), расположенный на посадочной цапфе, вставленной в конец опорной цапфы. Изобретение направлено на исключение возможности упора винтовых роторов в корпус со стороны высокого давления, на обеспечение компактности конструкции и простоты доработки существующих машин. 33 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Машина для расширения или сжатия по существу газообразных сред, содержащая корпус (10) машины и по меньшей мере один расположенный в корпусе (10) машины в отверстии (52, 54) винтового ротора и простирающийся между стороной (62) низкого давления и стороной (64) высокого давления отверстия (52, 54) винтового ротора, а также взаимодействующий по существу с газообразной средой винтовой ротор (36, 38), который за счет вращения вокруг винтовой оси (52, 54) по существу газообразную среду либо перемещает от стороны (62) низкого давления к стороне (64) высокого давления и при этом сжимает либо перемещает от стороны (64) высокого давления к стороне (62) низкого давления и при этом расширяет, и который установлен в корпусе (10) машины с обеих сторон посредством соответственно комплекта (92, 94, 96, 98) подшипников, причем каждый комплект (92, 94, 96, 98) подшипников имеет по меньшей мере один радиальный подшипник (102), и по меньшей мере один из комплектов (96, 98) подшипников имеет по меньшей мере один действующий в осевом направлении подшипник (104), который подпирает по меньшей мере один винтовой ротор (36, 38) в осевом направлении против осевого движения перемещения из его рабочего положения в направлении (112, 114) стороны (62) низкого давления, а также состыкованный или выполненный с возможностью стыковки по меньшей мере с одним винтовым ротором (36, 38) двигательный или генераторный блок (132), причем по меньшей мере один винтовой ротор (36, 38) снабжен по меньшей мере одним осевым упорным подшипником (212, 214), который подпирает в осевом направлении по меньшей мере один винтовой ротор (36, 38) таким образом, что находящаяся со стороны высокого давления торцевая сторона (122, 124) по меньшей мере одного винтового ротора (36, 38) направляется без контакта с обращенной к этой торцевой стороне (122, 124) торцевой стенкой (126, 128) корпуса (10) машины, вмещающего в себя по меньшей мере один винтовой ротор (36, 38), и по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214), расположенный на посадочной цапфе (224), вставленной в конец опорной цапфы (230).

2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214) расположен в корпусе (10) машины с возможностью перемещения в осевом направлении и с силовой нагрузкой в направлении стороны (62) низкого давления.

3. Машина по п. 2, отличающаяся тем, что по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214) воздействует в осевом направлении на винтовой ротор (36, 38) таким образом, что действующий в осевом направлении подшипник (104) посредством упорного подшипника (212, 214) имеет постоянный предварительный натяг в направлении стороны низкого давления.

4. Машина по п. 3, отличающаяся тем, что по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214) нагружен действующей в осевом направлении эластичной упругой силой, так что упругая сила действует по меньшей мере на один винтовой ротор (36, 38) в направлении (112, 114) стороны (62) низкого давления.

5. Машина по одному из пп. 2-4, отличающаяся тем, что по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214) нагружен посредством пакета (256) тарельчатых пружин.

6. Машина по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214) воздействует на опорную цапфу (230), обеспечивающую установку по меньшей мере одного винтового ротора (36, 38) на соответствующей опоре.

7. Машина по п. 6, отличающаяся тем, что по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214) действует на расположенную на обращенной от двигательного или генераторного блока (132) стороне по меньшей мере одного винтового ротора (36, 38) опорную цапфу (230).

8. Машина по п. 7, отличающаяся тем, что по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214) расположен в расположенном обращенным от двигательного или генераторного блока корпусе (18) подшипника корпуса (10) машины.

9. Машина по одному из пп. 6-8, отличающаяся тем, что по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214) воздействует на выступающую за находящуюся со стороны высокого давления торцевую сторону винтового ротора (36, 38) опорную цапфу (230).

10. Машина по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что посадочная цапфа (224) расположена на конце опорной цапфы (230).

11. Машина по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что посадочная цапфа (224) имеет фланцевую поверхность (246), на которую действует упорный подшипник (212, 214).

12. Машина по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что посадочная цапфа (224) отцентрирована относительно опорной цапфы (230) с помощью центровочного конуса (234, 236).

13. Машина по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что посадочная цапфа (224) имеет меньший диаметр, чем участок (93, 95, 97, 99) цапфы опорной цапфы (230), который несет соответствующий комплект (92, 94, 96, 98) подшипников, прежде всего радиальный подшипник (102) и/или действующий в осевом направлении подшипник (104).

14. Машина по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214) имеет такие размеры, что воспринимаемые им опорные силы находятся в диапазоне от 10% до 80% от опорных сил действующего в осевом направлении подшипника (104).

15. Машина по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214) имеет по отношению к соответствующей винтовой оси (52, 54) радиальное расширение, которое находится в диапазоне от 10% до 80% от радиального расширения действующего в осевом направлении подшипника (104).

16. Машина по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214) имеет внутренний диаметр подшипника, который меньше, чем внутренний диаметр действующего в осевом направлении подшипника (104) соответствующего комплекта (92, 94, 96, 98) подшипников.

17. Машина по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214) имеет внутренний диаметр подшипника, который меньше, чем внутренний диаметр радиального подшипника (102) комплектов (92, 94, 96, 98) подшипников.

18. Машина по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что она снабжена датчиком (270) скорости вращения, который связан с вращающимся пропорционально вращению одного из винтовых роторов (36, 38) валом (97, 99) и который выполнен как электрический генераторный датчик (272), который вырабатывает электрический сигнал датчика.

19. Машина по п. 18, отличающаяся тем, что электрический генераторный датчик (272) вырабатывает в качестве сигнала датчика электрическое напряжение.

20. Машина по п. 18 или 19, отличающаяся тем, что генераторный датчик (272) расположен в корпусе (10) машины и, прежде всего, подвержен в нем воздействию рабочей среды и/или смазочного материала.

21. Машина по одному из пп. 18-20, отличающаяся тем, что генераторный датчик (272) имеет ротор (274) с постоянным намагничиванием, который взаимодействует с имеющим статорные обмотки статором (276), причем при вращающемся роторе (274) генераторного датчика в статорных обмотках статора (276) возникает зависящее от скорости вращения ротора (272) генераторного датчика напряжение, которое представляет собой сигнал датчика.

22. Машина по п. 21, отличающаяся тем, что для реализации постоянного намагничивания ротор (274) генераторного датчика имеет содержащий редкоземельные элементы магнитный материал.

23. Машина по одному из пп. 18-22, отличающаяся тем, что генераторный датчик (272) выполнен так, что при скорости вращения двигательного или генераторного блока (132), которая приводит к частоте переменного напряжения, которая находится в диапазоне частоты сети связанной с двигательным или генераторным блоком распределительной сети, он вырабатывает напряжение в диапазоне между 30 В и 48 В, преимущественным образом между 40 В и 48 В.

24. Машина по одному из пп. 21-23, отличающаяся тем, что ротор (274) генераторного датчика (272) состыкован непосредственно с концом вала (97, 99) без возможности проворота и удерживается им.

25. Машина по одному из пп. 21-24, отличающаяся тем, что ротор (274) генераторного датчика (272) расположен на соединенном с опорной цапфой (230) винтового ротора (36) держателе (282) ротора.

26. Машина по п. 25, отличающаяся тем, что держатель (282) ротора соединен с концом (97) вала или с опорной цапфой (230) посредством центровочного винта (134).

27. Машина по п. 25 или 26, отличающаяся тем, что держатель (282) ротора отцентрирован относительно конца (97) вала или относительно опорной цапфы (230) посредством центровочного конуса (234, 236).

28. Машина по одному из пп. 21-27, отличающаяся тем, что состыкованная с ротором (274) генераторного датчика (272) и удерживающая его опорная цапфа (230) центрированно направлена подшипником (96, 98).

29. Машина по п. 28, отличающаяся тем, что конец (97) вала или опорная цапфа (230) простирается от этого центрированно направляющего его или ее подшипника (96, 98) в сторону от этого подшипника (96, 98) максимально на расстояние, которое соответствует диаметру конца (97) вала или диаметру опорной цапфы (230).

30. Машина по одному из пп. 18-29, отличающаяся тем, что генераторный датчик (272) расположен в находящемся со стороны высокого давления корпусе (18) подшипника.

31. Машина по одному из пп. 21-30, отличающаяся тем, что статор (276) генераторного датчика (270) стационарно удерживается в элементе (22) корпуса (10) машины, прежде всего в выполненном с возможностью демонтажа с корпуса (10) машины элементе (22) корпуса.

32. Машина по п. 31, отличающаяся тем, что элемент (22) корпуса снабжен проходным электрическим соединением (302).

33. Машина по одному из пп. 21-32, отличающаяся тем, что ротор (274) генераторного датчика (272) состыкован без возможности проворота со состыкованным по меньшей мере с одним винтовым ротором (36, 38) кольцом (222) подшипника соответствующего упорного подшипника (212, 214).

34. Машина по одному из пп. 21-33, отличающаяся тем, что ротор (274) генераторного датчика (272) состыкован без возможности проворота с опорной цапфой (230), на которую воздействует по меньшей мере один упорный подшипник (212, 214).