RU2126912C1

RU2126912C1 - Screw compressor

Info

Publication number: RU2126912C1
Application number: RU96101240A
Authority: RU
Inventors: Рустам Ризаевич Ишмуратов
Original assignee: Рустам Ризаевич Ишмуратов
Priority date: 1996-01-18
Filing date: 1996-01-18
Publication date: 1999-02-27

Abstract

FIELD: power engineering industry. SUBSTANCE: compressor uses a drive and driven rotors. The front and rear sides of the end profile of the drive rotor screw are described mainly by circumference arches. The driven rotor profiles are made on enveloping curves. To enhance the compressor efficiency, the centers of the radii of arch describing the front and rear sides of the screw end profile are arranged on the pitch circle. The radii are of the same value. EFFECT: enhanced efficiency. 7 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, а именно к области винтовых компрессоров. The invention relates to the field of power engineering, and in particular to the field of screw compressors.

Известен винтовой компрессор, содержащий ведущий и ведомый винтовые роторы, торцовый профиль ведущего ротора которого имеет на передней стороне дугу окружности с радиусом, равным высоте зуба, и центром, расположенном на делительной окружности, а на тыльной стороне эпициклоиду. При этом профиль ведомого ротора выполнен по огибающим кривым /профиль Лисхольма, "Винтовые компрессорные машины", справочник Л.Е.Амосова и др. Л., 1977, стр. 39/. Known screw compressor containing a leading and a driven screw rotors, the end profile of the leading rotor of which has a circular arc on the front side with a radius equal to the height of the tooth and a center located on the pitch circle, and on the back side of the epicycloid. Moreover, the profile of the driven rotor is made along the envelope curves / Liskholm profile, "Screw compressor machines", reference book of L.E. Amosov and others L., 1977, p. 39 /.

Недостатком такого профиля является наличие защемленных объемов и износ кромок тыльной стороны во время остановок и переходных режимов, обусловленный точечным характером огибания этих кривых друг по другу. Это снижает эффективность работы компрессора и требует установки синхронизирующих устройств. Такими же недостатками обладают и другие асимметричные профили с циклоидальными кривыми на тыльной стороне торцового профиля, например, профили SRM, СКБК /"Винтовые компрессорные машины", справочник Л.Е.Амосов и др. Л., 1977, стр. 41/. The disadvantage of this profile is the presence of pinched volumes and wear on the edges of the back during stops and transient conditions, due to the point nature of the curve of these curves around each other. This reduces the efficiency of the compressor and requires the installation of synchronizing devices. Other asymmetric profiles with cycloidal curves on the rear side of the end profile have the same disadvantages, for example, SRM profiles, SKBK / "Screw compressor machines", reference book L.E. Amosov et al. L., 1977, p. 41 /.

Известен винтовой компрессор, содержащий ведущий и ведомый винтовые роторы, торцевой профиль ведущего ротора которого на передней и тыльной стороне описан единой дугой окружности. Такой профиль, обладая отсутствием защемленных объемов, реверсивностью при вращении и высокой износостойкостью, обладает сравнительно худшими энергетическими показателями по сравнению с асимметричными профилями /круглый профиль, "Винтовые компрессорные машины", справочник Л.Е.Амосов и др. Л., 1977, стр. 40, рис. 11.3/. Known screw compressor containing the leading and driven screw rotors, the end profile of the leading rotor of which on the front and back side is described by a single circular arc. Such a profile, having the absence of pinched volumes, reversibility during rotation and high wear resistance, has relatively worse energy performance compared to asymmetric profiles / round profile, "Screw compressor machines", reference book L.E. Amosov et al. L., 1977, pp. .40, fig. 11.3 /.

Техническая задача решаемая изобретением, - повышение эффективности компрессора. The technical problem solved by the invention is to increase the efficiency of the compressor.

Указанная задача решается тем, что в винтовом компрессоре, содержащем ведущий и ведомый винтовые роторы, передняя и тыльная стороны торцового профиля винта ведущего профиля описаны в основном дугами окружностей, а профили ведомого ротора выполнены по огибающим кривым, согласно изобретению центры радиусов дуг, описывающих переднюю и тыльную стороны торцового профиля винта, расположены на делительной окружности, и радиусы имеют разную величину. This problem is solved in that in a screw compressor containing a driving and driven screw rotors, the front and back sides of the end profile of the driving screw are described mainly by circular arcs, and the driven rotor profiles are made along envelope curves, according to the invention, the centers of the radii of the arcs describing the front and the rear side of the end profile of the screw are located on the pitch circle, and the radii have different sizes.

Возможен вариант, когда центры радиусов дуг окружностей, описывающих переднюю и тыльную стороны торцового профиля винта, размещены в одной точке, при этом радиус дуги, описывающий тыльную сторону торцового профиля, выполнен больше радиуса дуги, описывающего переднюю сторону профиля. It is possible that the centers of the radii of the arcs of circles describing the front and back sides of the end profile of the screw are placed at one point, while the radius of the arc describing the back side of the end profile is made larger than the radius of the arc describing the front side of the profile.

Возможен вариант, когда дуга, описывающая переднюю сторону профиля ведущего ротора, соединена с наиболее удаленной от оси ротора точкой дуги, описывающей тыльную сторону профиля участком дуги окружности с центром, расположенным внутри делительной окружности ротора. A variant is possible when the arc describing the front side of the profile of the driving rotor is connected to the point of the arc furthest from the axis of the rotor that describes the back side of the profile with a section of a circular arc with a center located inside the pitch circle of the rotor.

Возможет вариант, когда центр участка дуги окружности, расположенный внутри делительной окружности ведущего ротора, размещен на линии, соединяющей ось ротора и наиболее удаленную от этой оси точку профиля. A variant is possible when the center of the circular arc section located inside the pitch circle of the driving rotor is placed on a line connecting the rotor axis and the profile point furthest from this axis.

Возможет вариант, когда дуга, описывающая переднюю сторону профиля ведущего ротора, соединена касательной к ней прямой с наиболее удаленной от оси ротора точкой дуги, описывающей тыльную сторону профиля. An option is possible when the arc describing the front side of the profile of the driving rotor is connected by a straight line tangent to it with the point of the arc furthest from the axis of the rotor describing the back side of the profile.

Возможет вариант, когда дуга, описывающая переднюю сторону профиля ведущего ротора, соединяется с наиболее удаленной от оси ротора точкой дуги, описывающей тыльную сторону ротора участком дуги окружности с центром, расположенным за пределами дуги окружности, описывающей переднюю сторону профиля. An option is possible when the arc describing the front side of the drive rotor profile is connected to the point of the arc furthest from the rotor axis that describes the back side of the rotor by a section of a circular arc with a center located outside the circular arc describing the front side of the profile.

Возможен вариант, когда центр участка дуги окружности, расположенный за пределами дуги окружности, описывающей переднюю сторону профиля, расположен на окружности выступов ротора. It is possible that the center of the circular arc section located outside the circular arc describing the front side of the profile is located on the circumference of the protrusions of the rotor.

Предложенное техническое решение с одной стороны позволяет построить асимметричный профиль с произвольным соотношением высоты профиля к толщине передней или тыльной части профиля, а соответственно создать экономичный профиль независимо от формы кривых, описывающих его стороны /"Винтовые компрессорные машины", справочник Л.Е.Амосова и др. Л., 1977, стр. 54/. С другой стороны, профиль, включая участки окружностей на обеих сторонах, позволяет ему быть реверсивным, сохраняя износостойкость, характерную симметричному круговому профилю. Таким образом решается техническое противоречие и решается поставленная задача. On the one hand, the proposed technical solution makes it possible to construct an asymmetric profile with an arbitrary ratio of the profile height to the thickness of the front or back of the profile, and accordingly create an economical profile regardless of the shape of the curves describing its sides / Screw Compressor Machines, reference book of L.E. Amosov and Dr. L., 1977, p. 54 /. On the other hand, the profile, including sections of circles on both sides, allows it to be reversible, while maintaining the wear resistance characteristic of a symmetrical circular profile. Thus, a technical contradiction is solved and the task is solved.

Предложенное техническое решение обладает новизной и полезностью. The proposed technical solution has novelty and utility.

Суть изобретения поясняется чертежами. The essence of the invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 - 3 изображены варианты торцовых сечений профилей ведущего и ведомого винтовых роторов винтового компрессора. Торцовые сечения винтовых роторов, ведущего с центром О₁ /фиг. 1/ и ведомого с центром О₂ представляют сложные профили с диаметрами делительных окружностей d_э1 и d_э2 соответственно. Эти окружности вращаются друг относительно друга без скольжения. За пределами делительной окружности ведущего ротора выполнены профили с диаметром окружностей выступов D_e1, а на ведомом роторе сопряженные в профили по огибающим кривым с диаметром окружностей впадин D_i2.In FIG. Figures 1 to 3 show variants of end sections of the profiles of the leading and driven screw rotors of a screw compressor. End sections of screw rotors leading to a center O ₁ / Fig. 1 / and the follower with center O ₂ represent complex profiles with diameters of pitch circles d _e1 and d _e2, respectively. These circles rotate relative to each other without slipping. Outside the dividing circle of the leading rotor, profiles are made with the diameter of the circumferences of the protrusions D _e1 , and on the driven rotor they are conjugated into the profiles along the envelope curves with the diameter of the circles of the troughs D _i2 .

Делительные окружности в нашем случае для простоты рассмотрения совпадают с диаметром впадины d_э1 = D_i1 для ведущего ротора и с диаметром выступов d_э2 = D_i2 для ведомого ротора. Передняя сторона выступа ведущего ротора в основном образована дугой К₁Г₁ окружности, описанной радиусом R₁ с центром О₃, лежащим на линии О₁О₂. При этом размер R₁ меньше высоты выступа, равного H_в1 = (D_e1 - D_i1)/2, где D_e1 - диаметр окружности выступов ведущего ротора, а толщина B_п1 передней стороны выступа больше H_в. Тыльная сторона выступа ведущего ротора в основном описана дугой Б₁А₁ окружности радиусом R₂ с центром О₃. При этом размер R₂ больше высоты, а толщина B_т1 тыльной стороны выступа меньше H_в1. Пересечение этой дуги в точке Б₁ с окружностью выступов диаметра D_e1 определяют вершину выступа ведущего ротора, точку, наиболее удаленную от оси ведущего ротора с центром О₁. Участок К₁Б₁ профиля выступа представляет участок дуги окружности радиуса R₃ с центром О₄, лежащим внутри делительной окружности диаметром d_э1 на линии Б₁О₁. При этом радиус R₃ проходит через точку О₃ дуги К₁Б₁, которая является сопряженной с дугой К₁Г₁ и с окружностью выступов ведущего ротора диаметром D_e1.Dividing circles in our case, for simplicity of consideration, coincide with the diameter of the trough d _e1 = D _i1 for the leading rotor and with the diameter of the protrusions d _e2 = D _i2 for the driven rotor. The front side of the protrusion of the driving rotor is mainly formed by an arc K ₁ G _{1 of a} circle described by a radius R ₁ with center O ₃ lying on the line O ₁ O ₂ . The size of R _{1 is} less than the height of the protrusion equal to H _in1 = (D _e1 - D _i1 ) / 2, where D _e1 is the diameter of the circumference of the protrusions of the driving rotor, and the thickness B _{p1 of the} front side of the protrusion is greater than H _in . The back side of the protrusion of the driving rotor is mainly described by an arc B ₁ A _{1 of a} circle of radius R ₂ with center O ₃ . The size of R _{2 is} greater than the height, and the thickness B _{t1 of the} back side of the protrusion is less than H _B1 . The intersection of this arc at point B ₁ with a circle of protrusions of diameter D _e1 determines the peak of the protrusion of the driving rotor, the point farthest from the axis of the driving rotor with center O ₁ . Section K ₁ B _{1 of the} profile of the protrusion represents the portion of the arc of a circle of radius R ₃ with the center O ₄ lying inside the dividing circle with a diameter d _e1 on the line B ₁ About ₁ . Moreover, the radius R ₃ passes through the point O _{3 of the} arc K ₁ B ₁ , which is conjugate to the arc K ₁ G ₁ and with the circumference of the protrusions of the driving rotor with a diameter D _e1 .

Передняя и тыльная стороны впадины, выполненной на ведомом роторе, описаны соответственно дугой К₂Г₂ радиусом R₁ с центром О₃ и дугой Б₂А₂ радиусом R₂ с центром О₃. Участок И₂Б₂ впадины, а также участки А₁Д₁ и Г₁Е₁ выступа представляют участки эпициклоид, описанные соответственно точками Б₁, А₁ и Г₂ при вращении роторов друг относительно друга. Участок И₂К₂ впадины выполнен по огибающей кривой при повороте участка К₁Б₁ выступа.The front and back sides of the cavity made on the driven rotor are described respectively by an arc K ₂ G _{2 of} radius R ₁ with center O ₃ and an arc B ₂ A _{2 of} radius R ₂ with center O ₃ . Plot I ₂ B ₂ hollows, as well as sections A ₁ D ₁ and G ₁ E ₁ protrusions represent areas of the epicycloid, described respectively by points B ₁ , A ₁ and G ₂ during rotation of the rotors relative to each other. Section And ₂ To ₂ depressions made on the envelope curve when turning the section K ₁ B ₁ ledge.

Аналогичными кривыми описаны профили выступов и впадин на фиг. 2 и 3 с той лишь разницей, что на фиг. 2 участок Б₁К₁ представляет прямую, касательную к дуге К₁Г₁, а на фиг. 3 участок Б₁К₁ представляет дугу окружности радиусом R₄ с центром О₄, лежащим за пределами дуги окружности, описывающую переднюю сторону профиля и расположенную на окружности выступов диаметром D_e1. Выступ ведущего ротора является асимметричным с толщиной передней стороны профиля B_п1 /фиг. 1/, больше толщины тыльной стороны B_т1.The curves of the protrusions and depressions in FIG. 2 and 3 with the only difference that in FIG. 2, section B ₁ K ₁ represents a straight line tangent to the arc K ₁ G ₁ , and in FIG. 3, section B ₁ K ₁ represents an arc of a circle of radius R ₄ with a center O ₄ lying outside the arc of a circle that describes the front side of the profile and is located on a circle of protrusions with a diameter of D _e1 . The protrusion of the driving rotor is asymmetric with the thickness of the front side of the profile B _p1 / Fig. 1 /, more than the thickness of the back side B _t1 .

Работает компрессор следующим образом. The compressor operates as follows.

Ведущий ротор, вращаясь, ведет за собой ведомый ротор. При этом в каждом сечении вдоль оси ротора в контакте находятся круговые участки К₁Г₁ при вращении в рабочем направлении, либо Б₁А₁ при вращении в нерабочем направлении. Это гарантирует отсутствие износа при обегании точками Б₁ и А₁ соответственно участков Б₂И₂ и А₁Д₁, что повышает эффективность работы винтового компрессора при длительной эксплуатации. В то же время подбор радиусов R₁ и R₂ может быть выполнен таким образом, чтобы обеспечить эффективное соотношение B_п1/H, B_т1/H_в1 на передней и тыльной сторонах профиля выступа ротора. Вариант с сопрягающим участком цепи в виде прямой линии может иметь предпочтение в виде технологического упрощения, а вариант с ведением радиуса R₄ с центром на окружности выступа D_e1 может иметь преимущество, когда острая кромка в точке Б₁ имеет роль уплотнительного выступа при прохождении по поверхности расточка корпуса.The driving rotor rotates leading the driven rotor. Moreover, in each section along the axis of the rotor in contact are circular sections K ₁ G ₁ when rotating in the working direction, or B ₁ A ₁ when rotating in the non-working direction. This ensures that there is no wear when running around the points B ₁ and A _1, respectively, of the sections B ₂ And ₂ and A ₁ D ₁ , which increases the efficiency of the screw compressor during long-term operation. At the same time, the selection of the radii R ₁ and R ₂ can be performed in such a way as to provide an effective ratio of B _p1 / H, B _t1 / H _in1 on the front and rear sides of the profile of the protrusion of the rotor. An embodiment with a mating portion of the chain in a straight line may have preference in the form of technological simplification, and the option of maintaining the radius R ₄ centered on the circumference of the protrusion D _e1 may have an advantage when the sharp edge at the point B ₁ has the role of a sealing protrusion when passing along the surface body boring.

Предложенные варианты профиля не требуют специального оборудования и могут быть обеспечены на соответствующих винторезных и заточных станах. The proposed profile options do not require special equipment and can be provided on the corresponding screw cutting and grinding mills.

Claims

1. A screw compressor containing leading and driven screw rotors, the front and rear sides of the end profile of the screw of the driving rotor are described mainly by circular arcs, and the profiles of the driven rotor are made along envelope curves, characterized in that the centers of the radii of the arcs describing the front and rear sides of the end screw profiles are located on the pitch circle and the radii have different sizes.

2. The compressor according to claim 1, characterized in that the centers of the radii of the arcs of circles describing the front and rear sides of the end profile of the screw are placed at one point, while the radius of the arc describing the back side of the end profile is made larger than the radius of the arc describing the front side profile.

3. The compressor according to claims 1 and 2, characterized in that the arc describing the front side of the profile of the driving rotor is connected to the point of the arc furthest from the axis of the rotor, describing the back side of the profile with a circular arc section with a center located inside the pitch circle of the rotor.

4. The compressor according to claims 1 to 3, characterized in that the center of the circular arc section located inside the pitch circle of the driving rotor is placed on the line connecting the rotor axis and the profile point farthest from this axis.

5. The compressor according to claims 1 and 2, characterized in that the arc describing the front side of the drive rotor profile is connected by a tangent line to it with the point of the arc farthest from the rotor axis describing the back side of the profile.

6. The compressor according to claims 1 and 2, characterized in that the arc describing the front side of the drive rotor profile is connected to the point of the arc furthest from the rotor axis that describes the back side of the rotor with a circular arc section with a center located outside the circle arc that describes front side of the profile.

7. The compressor according to claims 1 and 2, characterized in that the center of the section of the circular arc located outside the circular arc describing the front side of the profile is located on the circumference of the protrusions of the rotor.