ВИНТОВАЯ МАШИНА

Приложение №2 к решению о выдаче патента
к заявке № 2008101692/06(001853)
ВИНТОВАЯ МАШИНА
Полезная модель относится к области энергомашиностроения, конкретно к паровым и газовым винтовым машинам.
Известна паровая винтовая машина (см. RU 2002130847 A, 10.06.2004, F01С1/16.), содержащая установленные в корпусе на подшипниках и находящиеся в зацеплении ведущий и ведомый винтовые роторы, выполненные в корпусе впускной и выпускной патрубки, на каждом роторе установлены паровые уплотнения и разделительная диафрагма, имеющая буферную полость, отделенную резьбовым уплотнением, между паровыми уплотнениями и разделительной диафрагмой образована дренажная полость.
Недостатком известной машины являются высокие радиальные нагрузки, действующие на подшипники вследствие значительного веса роторов и сил давления парового или газового агента, что приводит к быстрому износу подшипников и уменьшению срока службы.
Кроме того, при работе винтовой машины выделяется значительное количество энергии, что неблагоприятно сказывается на работе подшипников. Приходится отводить это тепло с помощью большого количества смазочно-охлаждающей жидкости, пропускаемой через теплообменный аппарат, что существенно снижает к.п.д. машины.
Наиболее близкой к предложенному техническому решению является винтовая машина (см. RU 44746 U1, 27.03.2005, 27.03.2005), которая содержит установленные на подшипниках, находящиеся в зацеплении через согласующие шестерни ведущий и ведомый роторы с установленными на них лабиринтными уплотнениями. Снизу корпуса винтовой машины расположены впускной и выпускной патрубки.
Недостатком указанной винтовой машины является быстрый износ уплотняющих элементов от воздействия высокого давления жидкого или газообразного рабочего тела. В результате нарушается их герметичность и система смазки подшипников. При перекачке газов и высокотоксичных жидкостей может произойти их утечка в окружающую среду, что отрицательно сказывается на экологической ситуации.
Задачей полезной модели является повышение надежности работы винтовой машины за счет увеличения ресурса торцевых уплотнений и подшипников, а также повышение экологичности за счет исключения утечек в окружающую среду.
Поставленная задача решается винтовой машиной, содержащей установленные на подшипниках и находящиеся в корпусе в зацеплении через согласующие шестерни винтовые роторы, на которых установлены торцевые уплотнения, а также выполненные в корпусе патрубки для впуска и выпуска рабочего тела, расположенные снизу корпуса по краям винтовых роторов, в которой, в отличие от прототипа, роторы выполнены попарно соединенными с расположением винтовых поверхностей навстречу друг другу симметрично относительно вертикальной оси симметрии роторов, по которой установлен дополнительный центральный патрубок.
Предложенное конструктивное выполнение роторов со встречным расположением винтовых поверхностей на каждом из них и введение дополнительного центрального патрубка обеспечивает движение потока рабочего тела либо от центра к периферии (турбодетандерный режим), либо от периферии к центру (компрессорный режим). В обоих случаях в районе уплотнений и подшипников отсутствует высокое давление рабочего тела, что позволяет снизить на них нагрузку и повысить ресурс винтовой машины.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид винтовой машины с продольным разрезом, на фиг.2 - вид снизу.
Винтовая машина имеет корпус 1, в котором расположены винтовые роторы, выполненные попарно соединенными из частей 2 и 3, имеющие винтовые поверхности, расположенные навстречу друг другу симметрично относительно вертикальной оси симметрии 4 роторов. Роторы находятся в зацеплении и имеют согласующие шестерни 5. На торцах роторов установлены торцевые уплотнения 6, валы роторов установлены на подшипниках 7. В нижней части корпуса расположены по краям винтовых роторов патрубки 8 и 9 для впуска и выпуска рабочего тела. В центре корпуса по вертикальной оси симметрии роторов расположен дополнительный центральный патрубок 10.
Винтовая машина может работать в режиме компрессора или детандера. Работа осуществляется следующим образом.
В режиме компрессора газ низкого давления через патрубки 8 и 9 засасывается при вращении роторов и перемещается в центр, при этом происходит его сжатие и повышение давления. Через центральный патрубок 10 газ высокого давления подается потребителю. Поскольку высокое давление формируется только в центре устройства, торцевые уплотнения и подшипники работают в щадящем режиме. Таким образом, обеспечивается их повышенный ресурс и надежность работы устройства.
В режиме детандера газ или пар высокого давления поступает в центральный патрубок 10. Поток движется от центра к торцам роторов и, постепенно расширяясь, приводит во вращение роторы. Энергия рабочего тела (газа или пара высокого давления) преобразуется в механическую работу. Отработанный газ или пар через патрубки 8 и 9 поступает в магистраль низкого давления для дальнейшего использования. Как и в предыдущем случае, торцевые уплотнения и подшипники не подвергаются вредному воздействию высокого давления, что существенно продлевает их ресурс.
Таким образом, предложенная полезная модель позволяет повысить надежность работы винтовой машины, ее экологичность за счет исключения вредного воздействия на торцевые уплотнения и подшипники газа и пара высокого давления.