Синхронизирующая магнитная передача паровой винтовой машины

Полезная модель относится к энергетическому машиностроению, а именно к винтовым компрессорам и к винтовым расширительными машинам (паровые и газовые винтовые машины), которые могут быть использованы для транспортировки газов по трубопроводам, а в обратном режиме - для выработки полезной энергии путем преобразования энергии давления газов или водяного пара в механическую или электрическую энергию.
Из уровня техники известна передача с магнитным зацеплением (патент РФ №205849, МПК F16H 1/06, опубликовано 11.08.2021), состоящая из двух магнитных колес, каждое из которых состоит из вала, магазинов с постоянными магнитами и дисковых крышек, каждое из двух находящихся в одной плоскости магнитных колес выполнено пустотелым, состоящим из верхнего и нижнего дисковых магазинов, жестко связанных с валом, с выполненными вдоль их периметров сквозными отверстиями прямоугольной формы, расположенными симметрично на равноудаленном расстоянии друг от друга и относительно центра вращения магнитного колеса, в которых установлены постоянные магниты, образующие по периметрам магнитных колес направленные при зацеплении друг к другу равномерно чередующиеся зоны с минимальной и максимальной плотностью однополярного магнитного поля, при этом магазины закрыты сверху и снизу дисковыми крышками.
Недостатком данной передачи является сложность конструктивного выполнения.
Известна зубчатая передача с магнитным взаимодействием зубьев (патент РФ №107309, МПК F16H 1/06, опубликовано 10.08.2011), содержащая шестерню и колесо, выполненные в виде постоянных магнитов, причем шестерня и колесо выполнены в виде подвижных ободьев с отверстиями, в которые вставлены с зазором подпружиненные постоянные магниты с возможностью радиального перемещения, внутри каждого обода установлен радиально намагниченный неподвижный магнит в форме кулачка с возможностью магнитного взаимодействия с подпружиненными постоянными магнитами, пружины выполнены из немагнитного материала с повышенной поперечной жесткостью, а подпружиненные постоянные магниты шестерни и колеса обращены друг к другу разноименными полюсами.
Недостатком данной зубчатой передачи является сложность конструктивного выполнения, недостаточная надежность.
Известна синхронизирующая зубчатая передача паровой винтовой машины (патент РФ №2716805, МПК F01C 1/16, опубликовано 16.03.2020 г.), содержащая два ротора, размещенные в рабочей зоне корпуса с витками в виде зубьев, расположенных по винтовым линиям и образующих зацепление с нормированными боковыми зазорами, выполненные заодно с валами, расположенными в подшипниках, хвостовики валов связаны с зубчатым колесом и шестерней, выполненной в виде связанной с валом ротора шестерни с косыми зубьями, которые зацеплены с зубьями косозубого колеса, установленного на ступице, жестко связанной с хвостовиком вала другого ротора, посредством направляющих, зубчатое колесо связано с зубчатым компенсатором за счет расположения направляющих в отверстиях колеса компенсатора, а его зубья образуют зацепление с соответствующими зубьями шестерни.
Недостатками зубчатой передачи является необходимость смазки точки контакта зубчатых колес, организация масляной системы и устройство уплотнений между газовыми (паровыми) и масляными полостями, что увеличивает стоимость жизненного цикла и снижает надежность конструкции.
Задачей полезной модели является снижение стоимости жизненного цикла винтовой машины.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности за счет упрощения конструкции узла синхронизации винтовых роторов и исключения масляной системы, предназначенной для обеспечения смазки зубчатых колес, а также уплотнений.
Технический результат полезной модели достигается синхронизирующей магнитной передачей паровой винтовой машины, содержащей два винтовых ротора, размещенных в рабочей зоне корпуса, оборудованного патрубками для подвода и отвода рабочего тела, которые выполнены заодно с валами, расположенными в подшипниках, на хвостовиках валов расположены узлы синхронизации винтовых роторов, выполненные в виде дисков, по периметру которых установлены постоянные магниты, направленные друг к другу разноименными полюсами.
Технический результат полезной модели обеспечивается за счет дисков с установленными по периметру постоянными магнитами, реализующими магнитную передачу и обеспечивающими бесконтактную синхронизацию вращения роторов.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана кинематическая схема паровой винтовой машины, на фиг. 2 - вид по стрелке А на разрез синхронизирующей магнитной передачи.
Паровая винтовая машина содержит корпус 1 с патрубками для подвода 2 и отвода 3 рабочего тела, рабочие органы в виде пары винтовых роторов 4 и 5, выполненных заодно с валами, расположенными в подшипниках (на чертеже не показаны). Для синхронизации частоты вращения роторов на хвостовиках валов размещены диски 6 и 7, по периметру которых установлены постоянные магниты 8 и 9 (фиг. 2), направленные друг к другу разноименными полюсами. На винтовом роторе 4 закреплен выходной вал 10 для передачи крутящего момента.
Работа синхронизирующей магнитной передачи осуществляется следующим образом.
В случае использования винтовых машин в качестве механического привода рабочее тело (пар или газы) поступает в полость между роторами 4 и 5 и корпусом 1 через входной патрубок 2, расширяется при движении к выходному патрубку 3 и вращает роторы, совершая механическую работу, при этом крутящий момент передается через выходной вал 10 для передачи полезной энергии. Для обеспечения гарантированного зазора между роторами 4 и 5 на концах валов установлены диски 6 и 7, по периметру которых размещены постоянные магниты, причем северный полюс магнита на диске 7 сопряжен с южным полюсом магнита на диске 6.
Таким образом, применение дисков с установленными по периметру постоянными магнитами обеспечивает бесконтактную синхронизацию вращения роторов, не требует смазки, а, следовательно, уменьшает габариты, вес и стоимость конструкции, а также повышает надежность винтовых машин, увеличивает их ресурс.