ВИНТОВАЯ ОБЪЕМНАЯ МАШИНА Советский патент 1968 года по МПК F04C18/16 

Известны винтовые объемные машины со сдвоенными роторами, где одноименные роторы соединены своими торцами и отличаются лишь направлением спирали зубьев. Впуск газа осуществляется со стороны свободных торцев роторов, а выпуск - в радиальном направлении через окно, расположенное над стыком роторов. При циклоидальном профиле зубьев использовать подобные машины нецелесообразно из-за наличия защемленного объема на стороне выпуска.

Вредное влияние защемленного объема устранено в двусторонней схеме предлагаемой винтовой машины с циклоидальным профилем зубьев роторов.

На фиг. 1 показан продольный разрез описываемой машины; на фиг. 2 - поперечный разрез по основной части роторов с циклоидальным профилем зубьев; на фиг. 3 - поперечный разрез по участку с цевочным профилем; на фиг. 4 и 5 - концевые участки сопряженной пары роторов на стороне высокого давления у стыка для случая непрерывного и плавного изменения профиля зубьев от циклоидального к цевочному; на фиг. 6 - участок высокого давления винтовой машины со сдвоенными роторами для случая непрерывного и плавного изменения профиля зубьев роторов.

Роторы винтовой машины, как ведущий, гак и ведомый, - составные. Пара сопряженных роторов 1 и 2 выполнена за одно целое с валами. Вторая пара роторов 3 и 4 напрессована на хвостовики валов первой пары. Роторы 1 и 3 образуют ведущий ротор; роторы 2 и 4 - ведомый. Оба сопряженные пары роторов имеют циклоидальный профиль зубьев одинакового размера и отличаются лишь направлением спирали. Между симметричными частями каждого сдвоенного ротора расположены небольшие участки 5 и 6 с цевочным профилем.

Все три части одноименных роторов жестко соединены между собой.

Размеры зубьев на участке с цевочным профилем такие же, как и на основных участках ротора. Этот участок является общим и служит для полного удаления газа из полостей обеих частей роторов в выпускную систему. Зубья на этом участке могут быть прямыми, не имеющими винтовой закрутки, но могут быть и винтовыми. В последнем случае к каждой части ротора на стороне высокого давления присоединяется отдельный участок с цевочным профилем с соответствующим основному участку направлением спирали зубьев. Синхронизирующие шестерни 7 и 8 обеспечивают бесконтактное сопряжение роторов. Роторы размещаются в корпусе 9, по обеим сторонам роторов на валах имеются уплотнения 10.

Общий для двух пар роторов впускной патрубок 11 расположен на корпусе со стороны размыкания рабочих полостей (см. фиг. 2 и фиг. 3). Выпускной патрубок 12 расположен в средней части корпуса у стыка роторов на стороне, противоположной впускному патрубку.

Переход с циклоидального профиля на цевочный может происходить как ступенчато, так и путем постепенного непрерывного изменения профилей на концевых участках каждой пары роторов.

На фиг. 4 и фиг. 5 дана схема концевых участков роторов по длине ротора с непрерывным и плавным изменением профилей.

Часть профильной поверхности зуба ведущего ротора (см. фиг. 4), определяемая областью b₁, a₁, d₄, b₄, образована дугами радиуса R различной протяженности от величины a₁, b₁, до величины d₄, b₄, т.е. до размера дуги цевочного профиля. Другая часть профильной поверхности зуба, определяемая областью a₁h₁h₄d₄, образована эпициклоидами.

Сопряженный профиль впадины ведомого ротора (см. фиг. 5) является также непрерывно изменяющимся от циклоидального до цевочного на том же расстоянии от конца ротора. Часть профильной поверхности, определяемая областью A₁B₁C₄A₄, образована дугами радиуса R различной протяженности от величины A₁B₁ до величины A₄C₄. Другая часть профильной поверхности впадины, определяемая областью B₁C₁C₄, образована удлиненными эпициклоидами.

На фиг. 6 показан участок высокого давления винтовой машины со сдвоенными роторами для случая непрерывного и плавного изменения профиля зубьев с циклоидального профиля в цевочный на участке, определяемом величиной по оси роторов. Пунктирными линиями обозначен неизменный циклоидальный профиль ведущего и ведомого роторов на участке ; сплошными линиями - измененный профиль на участке .

Описанная схема выполнения профилей роторов может быть также применена в обычной двухроторной винтовой машине.

Предлагаемая винтовая машина может быть использована как расширительная машина.

Винтовая объемная машина, например, компрессор, содержащая корпус с окном для отвода в радиальном направлении газа на стороне высокого давления и две пары роторов с зубьями циклоидального профиля, расположенных симметрично по обе стороны окна и выполненных с противоположным направлением спиралей зубьев у соосных роторов, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности, каждый ротор на стороне высокого давления в зоне окна имеет участок, выполненный с зубьями цевочного профиля.