Винтовые роторы

(5 оптиихиль ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ К АВТОРСКОМУ СВИ ТЕЛЬСТВ(54)(57) 1. ВИНТОЖЕ РОТОРЫ роторноймашины, преимущественно.для сжатиясжимаемой рабочей среды, с основнымимеющим четыре зуба ротором, выступыи впадины которого расположены, в основном вне делительной окружности,при этом его выступы имеют, в основном выпуклую Форму, и вспомогательнымротором .с шестью зубьями, выступы ивпадины которого расположены в основном внутри делительной окружности иимеют в основном вогнутую Форму, причем между находящимися в зацеплениизубьями образованы Ч-образные рабочие полости, и каждая часть впадинывспомогательного ротора образующаястенку Ч-образной рабочей полости,имеет первую заданную боковую поверхность зуба, повернутую к находящей"ся в стороне высокого давления стенке корпуса, и переднюю вторую боковую поверхность зуба, повернутую кнаходящейся в стороне низкого давления стенке корпуса, о т л и ч а ю щ не с я тем, что в сечении нормальномк оси вращения вспомогательного ротора, исходя из точки кривой внетельной окружности, расположенамизированная комбинация несколькучастков кривых, образующая проф 01 С 1/16 Р 04 С 18/16 зуба вспомогательного ротора и состоящая из участка эвольвенты, подходящего вплотную к точке кривой внутри делительной окружности и примыкающего к дуге окружности с выпуклой кривизной боковой поверхности, и участка огибающей к участку эллипса основного ротора, центр эллипса которого расположен на делнтельной окружности основного ротора, за участком огибающей расположен участок дуги окружности, образующий самую внутреннюю первую боковую поверхность зуба, при этом центр окружности расположен на делительной окружности вспомогательного ротора и на второй боковой по- Я верхности зуба в сечении, нормальном к оси вращения ротора, исходя из точки, лежащей внутри делительной окружности вблизи нее, расположена оптимизированная комбинация нескольких участков кривых, начинающаяся участком конхоиды окружности, образующим отрезок профиля и примыкающим к самому внутреннему участку боковой поверх- ф .ности, выполненному как дуга окружности с центром на делительной окружности вспомогательного ротора, с переходом отдельных участков кривой первой и второй боковых поверхностей зубьев вспомогательного ротора друг в друга без изгибов, а боКовые поверхности зубьев основного ротора являются соответственно сопряженными профилями или также огибающими,2. Роторы по п.1, в оптимизированном исполнении с головкой зуба, лежащей вне делительной окружности - аддендумом, высота которой равна 4-63 половины внешнего диаметра ротора, о т л и ч а ю щ н е с я тем, что144 5-10% первой боковой поверхности зуба по его высоте выполнены как участок эпициклоиды с огибающей, не имеющей кромки на основном роторе; 6-12% высоты зуба выполнены как участок эвольвенты, основная окружность которой расположена внутри делительной окружностивспомогательного ротора, 2-6% высоты зуба выполнены как участок дуги окружности, имеющий на боковой поверхности зуба выпуклую кривизну, и самая внешняя точка которой имеет радиальную касательную, 15-30% высоты зуба выполнены по дуге окружностис выпуклой кривизной боковой поверхности 40-70% высоты зуба выполнены по огибающей эллипса, центр которого расположен на делнтелъной окружности и 1-4% высоты зуба - по дуге окружности; а втораябоковая поверхность зуба вне делительной окружности на 4-11% высотызуба выполнена как участок эпициклоиды, соответствующая огибающая которого на основном роторе имеет сопряженную боковую поверхность без кромок, 5"12% высоты зуба выполнены какучасток звольвенты, самая внешняяточка радиуса которого располоЖенавне делительной окружности, а главнаяокружность эвольвенты - внутри делительной окружности вспомогательногоротора 70-90% высоты зуба выполненыкак участок конхоиды окружности, касающейся извне делительной окружностипри этом участки конхонды и эвольвенты плавно сопряжены а 1-4% высоты зуба выполнены по дуге окружности.Изобретение относится к компрессоростроению и касается усовершенствования винтовых роторов роторных машин - винтовых компрессоров и насосов.Известны винтовые роторы роторной машины, преимущественно для сжатия сжимаемой рабочей среды, с основным имеющим четыре зуба ротором, выступы и впадины которого расположены в основном, вне делительной окружности, при этом его выступы имеют, в основном, выпуклую форму, и вспомогательным ротором с шестью зубьями, выступы и впадины которого расположены, в основном, внутри делительнойокружности и имеют, в основном, вогнутую Форму, причем между находящимися в зацеплении зубьями образованы 7-образные рабочие полости, и каждая часть впадины вспомогательного ротора, образующая стеьку 7-образной рабочей полости, шалеет первую заднюю " боковую поверхность зуба повернутую к находящейся в стороне высокого давления стенке корпуса, и переднюю вторую боковую поверхность зуба, поверйутую к находящейся в стороне низкого давления стенке корнуса (см. авторское свидетельство СССР В 125680, кл. Р 04 В .3/02, 1957),Недостатками этих роторов являются невысокий К 1 Щ, наличие гидравлических потерь, сложная технология изготовления и неблагоприятное условие Ь смазывания, что связано с несовершенством профилей зубьев роторов.Цель изобретения - повышение КПД,упрощение технологии изготовленияснижение гидравлических потерь иулучшение условий смазывания.Указанная цель достигается тем,что в винтовых рбторах роторной машины, преимущественно для сжатия сжимаемой рабоЧей среды с основным имеющим четыре зуба ротором, выступы ивпадины которого расположены, в основном, вне делительной окружности,нри этом его выступы имеют, в основном, выпуклую форму, и вспомогательным ротором с шестъю зубьями, выступы и впадины которого расположены, восновном, внутри делительной окружности и имеют, в основном, вогнутую Форму, причем между находящимися взацеплении зубьями образованы Ч-образные рабочие полости, и каждаячасть впадины вспомогательного рото, ра, образующая стенку 7-образной рабочей поверхности, имеет первую . заднюю боковую поверхность зуба, повернутую к находящейся в стороне3 144 высокого давления стенке корпуса, и переднюю вторую боковую поверхность зуба, повернутую к находящейся в стороне низкого давления стенке корпуса, в сечении, нормальном к оси вращения вспомогательного ротора, исходя .из точки кривой вне делительной окружности, расположена оптимизированная комбинация нескольких участ" ков кривых, образующая профиль зуба вспомогательного ротора и состоящая из участка эвольвенты, подходящего вплотную к точке кривой внутри делительной окружности и примыкающего к дуге окружности с выпуклой кривизной боковой поверхности, за которой расположена дуга окружности с вогнутой боковой поверхностью, и участка огибающей к участку эллипса основного ротора, центр эллипса которого расположен на делительной окружности основного ротора, за участком огибающей расположен участок дуги окружности, образующую самую внутреннюю первую боковую поверхность зуба, при этом центр окружности расположен на делительной окружности вспомогательного ротора, и на второй боко. - вой поверхности зуба в сечении, нормальном к оси вращения ротора, исходя из точки, лежащей внутри делительной окружности вблизи нее, расположена оптимизированная комбинация нескольких участков кривых, начинающаяся участком конхоиды окружности, образующим отрезок профиля и примыкающим к самому внутреннему участку боковой поверхности, выполненному как дуга окружности с центром на делительиой окружности вспомогательного ротора, с переходом отдельных участков кривой первой и второй боковых поверхностей зубьев вспомогательного ротора друг в друга без изгибов, а боковые поверхности зубьев основного ротора являются соответственно сопряженными профилями или также огибающими. Указанная цель достигается также тем, что в винтовых роторах в оптимизированном исполнении с головкой зуба лежащей вне делительной окружности - аддендумом, высота которой равна 4-б 7 половины внешнего диаметра ротора, 5-107 первой боковой поверхности зуба по его высоте выполнены как участок эпициклоиды с оги 1077 5 10 15 45 50 ложены, в основном, внутри делитель" ной окружности 4 и имеют, в основном, вогнутую форму, причем между находя щимися в зацеплении зубьями образованы Ч-образные рабочие полости, и каж 20 25 30 35 40 бающей, не имеющей кромки на основном роторе, 6-127. высоты зуба выполнены как участок эвольвента, основная окружность которой расположенавнутри делительной окружности вспомо.гательного ротора, 2-67. высоты зубавыполнены как участок дуги окружности, имеющей на боковой поверхностизуба выпуклую кривизну, и самая внешняя точка которой имеет радиальную касательную, 15-ЗОЛ высоты зуба выполнены по дуге окружности с выпуклойкривизной боковой поверхности,40-703высоты зуба выполнены по огибающей эллипса, центр которого расположен на делительной окружности, и 1-47. высоты зуба - по дуге окружности, а вторая боковая поверхность зуба вне дели- тельной окружности на 4-117 высоты зуба выполнена как участок эпициклоиды, соответствующая огибающая которого на основном роторе имеет сопряженную боковую поверхность без кромок, 5-127 высоты зуба выполнены как участок эвольвенты, самая внешняя точка радиуса которого расположена вне делительной окружности, а глав ная окружность эвольвенты - внутри делительной окружности вспомогательного ротора, 70-907 высоты зуба выполнены как участок конхоиды окружности касающейся извне делительной окружности, при этом участки конхоиды и эвольвенты плавно сопряжены, а 1-4 Х высоты зуба выполнены по дуге окружности.На фиг,1 схематично изображены предлагаемые винтовые роторы; на фиг.2 - проекция теоретической линии контакта зубьев роторов.Винтовые роторы 1 и 2 роторной машины, преимущественно для сжатия сжимаемой рабочей среды, с основным имеющим четыре зуба ротором 1, выступы и впадины которого расположены,в основном, вне делительной окружности 3, при этом его выступы имеют,в основном, выпуклую форму, и вспомогательным ротором 2 с шестью зубьями, выступы и впадины которого расподая часть впадины вспомогательного ротора 2, образующая стенку Ч-образ ной рабочей полости, имеет первую30 54410 заднюю боковую поверхность зуба, повернутую к находящейся в стороне вьсокого давления стенке корпуса, и переднюю вторую боковую поверхность5 зуба, повернутую к находящейся в стороне низкого давления стенке корпуса (условно не показан), Причем в сече- нии, нормальном к оси вращения вспомогательного ротора 2 исходя из10 точки кривой вне делительной окружности 4, расположена оптимизированная комбинация нескольких участков кривых, образующая профиль зуба вспомогательного ротора 2 и состоящая из 15 участка 5 эвольвенты, подходящего вплотную к точке кривой внутри дели-. тельной окружности 4 и примыкающего к дуге 6 окружности с выпуклой кривизной боковой поверхности, за кото рой расположена дуга 7 окружности с вогнутой кривизной боковой поверхности, и участка 8 огибающей к участку эллипса основного ротора 1, центр эллипса которого расположен 25 на делительной окружности 3 основного ротора 1, за участком 8 огибающей расположен участок 9 дуги окружности, образующий самую внутреннюю боковую поверхность зуба, при этом центр окружности расположен на делительной окружности 4 вспомогательного ротора и на второй боковой поверхности зуба в сечении, нормальном к оси вращения ротора 2, исходя из точки лежащей внутри делительной окружности 4, вблизи нее расположена оптимизированная комбинация нескольких участков кривых начинающаяся участком 1 0 конхоиды окружности, образующим отрезок проФи- д 0 ля и примыкающим к самому внутреннему участку 9 боковой поверхности, выполненному как дуга окружности с центром ка делительной окружности 4 вспомогательного ротора 2, с переходом отдельных участков кривой первой и второй боковых поверхностей зубьев вспомогательного ротора 2 друг в друга без изгибов, а боковые поверхности зубьев основного ротора являются 50 соответственно сопряженными профилями или также огибающими.Винтовые роторы 1 и 2 в оптимизированном исполнении с головкой зуба, лежащей вне делительной окружности 3 - 55 аддендумом, высота которой равна 4- 6% половины внешнего диаметра ротора 1, выполнены таким образом, что 5-10% первой боковой поверхности зуба по 77 6его высоте выполнены как участок 11эпициклоиды с огибающей, не имеющейкромки на основном роторе 1; 6-12%высоты зуба выполнены как участок 5эвольвенты, основная окружность которой расположена внутри делительнойокружности 4 вспомогательного ротора4; 2-6% высоты зуба выполнены какучасток 6 дуги окружности, имеющейна боковой поверхности зуба выпуклуюкривизну, и самая внешняя точка которой имеет радиальную касательную;15-30% высоты зуба выполнены какучасток 7 дуги окружности с выпуклойкривизной боковой поверхности, 4070% высоты зуба выполнены как участок8 огибающей эллипса, центр которогорасположен на делительной окружности3; и 1-4% высоты зуба - как участок дуги 9 окружности; а вторая боковаяповерхность зуба вне делительной окружности 4 на 4-11% высоты зуба выполнена как участок 12 эпициклоиды,соответствующая огибающая которогона основном роторе 1 имеет сопряженную боковую поверхность без кромок;5-12% вьсоты зуба выполнены как участок 13 эвольвенты, самая внешняя точка радиуса которого расположена внеделительной окружности 4, а главнаяокружность эвольвенты - внутри делительной окружности 4 вспомогательного ротора 2; 70-90% высоты зуба выполнены как участок 10 конхонды окружности, касающейся извне делительнвй окружности 4, при этом участки10 и 13 конхоиды и эвольвенты плавно сопряжены; а на 1 -4% высоты зубавыщолцены как участок 9 дуги окружности,Боковые поверхности профиля основного ротора 1 являются соответственными сопряженными профиля с учетомкоррекции профилей для достиженияблагоприятного распределения зазора,Описанный профиль представляет собой комбинацию, удачно сочетающуютехнические и технологические качества. Коэффициент всасывания икоэффициент полезного действия повышаются вследствие выгодной конфигурации линии 14 контакта зубьев роторов1 и 2 и уменьшению щели утечки рабочей среды, образованной первой боковой поверхностью зуба вспомогательного ротора 2 внутри длительной окружности 4, что достигается благодаря особой форме первой боковой по7441077 8верхности зуба вспомогательного рото- ружности улучшаются благодаря форме ра 2 в области аддендума (участки профиля эвольвенты, так что этот про, 5 и 11). Филь в зоне передачи сил имеет свойПри этом, профиль согласно изобре- ства косозубого зубчатого колеса и тению в области общей радиальной про- пригоден для привода вспомогательно 5тяженности первой и второй боковых го ротора. ПроФиль не чувствителен к поверхностей зуба вспомогательного повреждениям боковой поверхности зуба, ротора 2 не имеет построенных по точ- так как при повреждении могут возниккам участков. Профиль вспомогатель путь только точечные моментальные ного ротора 2 по всей области боко- разрывы на линии контакта роторов. вой поверхности не имеет кромки. Зуб Профиль обеспечивает повышение коэфосновного ротора 1 только на очень фициента использования объема на ЗХ. ограниченном участке дедендума с уче- Форма фрезы для фрезерования впатом незначительной йоверхности щели 1 дин между зубъями методом отдельного утечки рабочей среды построен по точ- фрезерования улучшена тем, что увели" кам и не имеет контактной кромки на чивается наклон на боковых поверхносзубе вспомогательного ротора 2. Де- тях зубъев вспомогателъного ротора 2 дендумом являетсялежащий внутри де- в зоне большей ширины фреэы и ослителъной окружности участок профиляф щ новного ротора 3 в зоне меньшей который находится в зацеплении с адден-ширины фрезы, так что количество думом зуба вспомогательного ротора 2 возможных заточек фрезы при контурСоотношения передачи сил и усло- ном шлифовании увеличивается более, вия смазывания вблизи делительной ок- чем в три раза.1443 077 Редактор И. Сегляннк Корректор Л,Патай Техред Л. Олийнык Заказ 625 В/Зб Тираж 492 ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий 113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. М 5