Роторный компрессор (варианты)

РОТОРНЫЙ КОМПРЕССОР (ВАРИАНТЫ)
Изобретение относится к машиностроению, в частности, к роторным машинам, преимущественно компрессорам и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, в холодильной технике, а также в химической и пищевой промышленности.
Известна роторная объемная машина, например, компрессор, который содержит корпус и расположенные в нем прямозубые роторы, по крайней мере, один из которых на зубьях имеет впадины, а другой местные выступы. Однако, в известных роторах величина зазора между расточкой корпуса и наружным диаметром ведомого ротора связана с площадью окна нагнетания: любое увеличение зазора ведет к резкому уменьшению площади окна нагнетания. В результате при обычных степенях повышения давления в ступени компрессора () удовлетворительная площадь окна нагнетания может быть получена только за счет малого зазора между наружными диаметрами ведомого ротора и корпуса. Но в этом случае малая площадь сечения канала, соединяющего впадину между зубьями ведущего ротора, в которой происходит сжатие, со впадиной ведомого ротора, не позволяет уровнять давление между ними. При увеличении же зазора - окно нагнетания на этих степенях повышения давления становится таким, что происходит резкое возрастание гидравлических потерь и существенно снижается КПД компрессора (А.С. СССР 513160, кл. F04C 18/14,1976 г.).
Наиболее близким к заявленному является роторный компрессор, содержащий корпус и размещенную в нем, по крайней мере, одну ступень
МПК FO4C 18/08
с окнами всасывания и нагнетания, включающую ведущий и ведомый роторы, один из которых выполнен с зубьями и пазами, а другой с впадинами и ушютнительными выступами, профили зубьев, пазов и впадин с ушютнительными выступами содержат участки кривых в параметрическом виде относительно осей X, У в прямоугольной системе .координат или эпициклоиды и/или окружности и/или удлиненной эпициклоиды (патент РФ 2110699, кл. F04C 18/08,1998г.).
При отсутствии значительных пульсаций давления, КПД указанного компрессора недостаточно высок.
Описанные аналоги являются общими для всех вариантов изобретения.
Задачей изобретения является улучшение характеристик компрессора, а именно повышение КПД компрессора путем оптимизации профилей рабочих поверхностей, а также его производительности.
Указанная задача решена в роторном компрессоре, содержащем корпус с образованной цилиндрическими поверхностями рабочей камерой и размещенную в ней, по крайней мере, одну ступень с окнами всасывания и нагнетания, включающую роторную пару, состоящую из ведущего и ведомого роторов, один из которых выполнен с зубьями и пазами, а другой - с впадинами и ушютнительными выступами, профили зубьев, пазов и впадин с ушютнительными выступами содержат участки кривых в параметрическом виде относительно осей X, У в прямоугольной системе координат, профили зубьев ротора включают участки
- эпициклоиды
х (tt)  2R cos (ti+aO - R cos (2ti+ai)
у (tO  2R sin (ti+aO - R sin (2ti+aO к п -окружности х (t2)  0,4R sin t2 У (t2)  0,4R cos t2+R 0Јt2Јt2k . удлиненной эпициклоиды x (t3)  2R sin (t3-a3) - 1,125R sin (2t3-a3) у (t3)  2R cos (t3-a3) -1,125R cos (2t3-a3) t3HЈt3 a3k а профили впадин с уплотнительными выступами содержат участок, рый принадлежит уплотнительному выступу -удлиненной эпициклоиды х (tO - - 2R sin U + 1,4R sin 2t у (t4  2R cos t4 - 1.4R cos 2t и участки, из которых состоит профиль впадины -окружности х (t5)  - 0,4R sin t5 У (ts)  - 0,4R cos ts+R 0Јt5Јt5k -эпициклоиды x (te)  2R cos (te+ae) - R cos (21б+аб) у (te)  2R sin (te+as) - R sin (21б+аб) где х, у - значения координат, R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной ,
tan tik.-.tsk - граничные значения параметров уравнений или углы
ограничивающие участки кривых,
аь аз, Зб - постоянные, зависящие от граничного значения параметра уравнения.
Компрессор может содержать дополнительный ведомый ротор, .причем ведомый ротор и дополнительный ведомый ротор выполнены одинаковыми, ось дополнительного ведомого ротора расположена в одной плоскости с осями ведущего и ведомого роторов с образованием двух роторных пар, имеющих один общий ведущий ротор, при этом ведущий ротор имеет три зуба и три паза, а каждый ведомый - три впадины и три утшотнительных выступа с радиусом К,ыст - 1,125R, где R обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, а окна всасывания расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом в поперечном сечении компрессора передняя кромка окна всасывания совпадает с точкой рабочей камеры, соответствующей точке пересечения цилиндрических поверхностей, а задняя кромка ограничена углом а 120°-13 5°, где а - угол между линией, соединяющий центры роторов и линией радиуса соответствующего ведомого ротора в направлении его вращения.
Компрессор может содержать дополнительный ведомый ротор, причем ведомый ротор и дополнительный ведомый ротор выполнены одинаковыми, ось дополнительного ведомого ротора расположена в одной плоскости с осями ведущего и ведомого роторов с образованием двух роторных пар, имеющих один общий ведущий ротор, при этом ведущий ротор имеет четыре зуба и четыре паза, а каждый ведомый четыре впадины и четыре ушютнительных выступа с радиусом Квыст  1,4R, где R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей
роторной пары, а окна всасывания расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом в поперечном сечении компрессора передняя кромка окна всасывания ограничена углом  15° задняя - углом $:90°т1200, где р - угол от линии радиуса ведущего ротора, проходящей через точку рабочей камеры, соответствующую точке пересечения цилиндрических поверхностей, в направлении, противоположном направлению его вращения, а Э - угол между линией, соединяющей центры роторов, и линией радиуса соответствующего ведомого ротора в направлении его вращения.
Компрессор может содержать дополнительную роторную пару, причем роторная пара и дополнительная роторная пара выполнены одинаковыми, два ведущих ротора имеют три зуба и три паза, а два ведомых ротора имеют три впадины и три уплотнительных выступа с радиусом RebiCT l,4R, где R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, в поперечном сечении компрессора точки, соответствующие осям роторов, расположены по вершинам квадрата со стороной длиной , все сечение выполнено симметричным относительно центра, соответствующего точке пересечения диагоналей квадрата, а окна всасывания расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом передняя кромка впускного окна расположена в диапазоне угла ц 60%80°, а задняя - в диапазоне угла v 60°f80°, где ц. - угол между линией, соединяющей центры роторов соответствующей роторной пары и линией радиуса соответствующего ведущего ротора в направлении, противоположном направлению его вращения, a v - угол между линией, соединяющей центры роторов соответствующей роторной пары и линией радиуса соответствующего
ведомого ротора в направлении, противоположном направлению его вращения.
Окно нагнетания ступени компрессора расположено с торцовой стороны каждой роторной пары и профиль его содержит дуги окружностей с радиусами гь гг, г3, г4, причем центр окружностей радиусов TI и г2 совпадает с осью ведомого ротора, центр окружности радиуса г3 совпадает с осью ведущего ротора, а центр окружности радиуса г4 расположен на дуге окружности радиуса R в пределах угла y 200- -280° от вертикальной оси корпуса.
Компрессор может содержать дополнительное окно нагнетания с противоположной торцовой стороны роторной пары, расположенное симметрично первому относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения.
Компрессор может быть выполнен многоступенчатым, при этом роторы смежных ступеней смещены на 90° в направлении их вращения, а осевые линии совпадают.
Окно нагнетания предыдущей ступени соединено с окном всасывания последующей ступени через теплообменник.
Компрессор может быть снабжен соединенным с ротором и расположенным вне корпуса вентилятором теплообменника.
Зубья ротора могут быть выполнены плавающими, а боковые поверхности роторов покрыты антифрикционным самосмазывающим материалом. Ведущий и ведомый роторы могут быть выполнены из керамики или металлокерамики.
Указанная задача решена также в роторном компрессоре, содержащем корпус с образованной цилиндрическими поверхностями рабочей камерой и размещенную в ней, по крайней мере, одну ступень с
окнами всасывания и нагнетания, включающую роторную пару, состоящую из ведущего и ведомого роторов, один из которых выполнен с зубьями и пазами, а другой с впадинами и уплотнительными выступами, профили зубьев, пазов и впадин с уплотнительными выступами содержат участки кривых в параметрическом виде относительно осей X, У в прямоугольной системе координат, профили зубьев ротора включают участки
-эпициклоиды
x(pi)  2R cos (PI+CI) - R cos (2pi+cO y(pi)  2R sin (PI+CI) - R sin (2pi+cl) 0ЈpiЈpik
-окружности x(p2  0,4R sin p2 y(p2)  0.4R cos p2+R 0Јp2Јp21c
а профили впадин с уплотнительными выступами включают участок, который принадлежит профилю уплотнительного выступа
-эпициклоиды
х(р3)  2R cos (рз+сз) - R cos (2p3+c3) у(рз)  2R sin (рз+сз) - R sin (2p3+c3)
и участки, которые принадлежат впадине
-удлиненной эпициклоиды х(р4)  - 2R sin р4 + 1,4R sin 2р4 у(р4) - 2R cos р4 - 1,4R cos 2p4 OSp4Sp4k -окружности х(рз) - - 0,4R sin p5 y(p5)  -0,4Rcosp5+R 0ЈpsЈpsk где х, у - значения координат, R - обкатываемый радиус соприкасаю пары, Pi...р5 - параметры уравнений рзн, Pik ..-Psk - граничные значения па ограничивающие участки кривых. GI, сз - постоянные, зависящие от гр уравнений. Профиль паза ротора включает участк -удлиненной эпициклоиды х(рб)  - 2R sin ре + 1,4R sin 2pe у(рб)  2R cos рб -1,4R cos 2рб 0Јp6Јp6k -окружности х(р)  0,6 R sin р у(р)  0,6 R cos p7 P7kЈp Ј0 -удлиненной эпициклоиды х(рв) - - 2R sin ре - 1,4R sin (p8k - 2р8) у(р8) - 2R cos р8 -1,4R cos (p8k - 2p8) где p6, PJ, ре - параметры уравнений, щихся поверхностей роторной раметров уравнений или углы, аничных значений параметров
Рбь Ряс psk, PSH - граничные значения параметров уравнений.
Компрессор может содержать дополнительный ведомый ротор, причем ведомый ротор и дополнительный ведомый ротор выполнены одинаковыми, ось дополнительного ведомого ротора расположена в одной плоскости с осями ведущего и ведомого роторов с образованием двух роторных пар, имеющих один общий ведущий ротор, при этом ведущий ротор имеет три зуба и три паза, а каждый ведомый - три впадины и три уплотнительных выступа с радиусом К,ыСТ  1,125R, где R обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, а окна всасывания расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом в поперечном сечении компрессора передняя кромка окна всасывания совпадает с точкой рабочей камеры, соответствующей точке пересечения цилиндрических поверхностей, а задняя кромка ограничена углом а 120°-13 5°, где а - угол между линией, соединяющий центры роторов и линией радиуса соответствующего ведомого ротора в направлении его вращения.
Компрессор может содержать дополнительный ведомый ротор, причем ведомый ротор и дополнительный ведомый ротор выполнены одинаковыми, ось дополнительного ведомого ротора расположена в одной плоскости с осями ведущего и ведомого роторов с образованием двух роторных пар, имеющих один общий ведущий ротор, при этом ведущий ротор имеет четыре зуба и четыре паза, а каждый ведомый четыре впадины, а также уплотнительных выступа с радиусом Квыст  1,4R, где R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, а окна всасывания расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом в поперечном сечении компрессора передняя кромка окна всасывания ограничена углом
p 0°+150 задняя - углом $ 90°-120°, где (3 - угол от линии радиуса ведущего ротора, проходящей через точку рабочей камеры, соответствующую точке пересечения цилиндрических поверхностей в направлении, противоположном направлению его вращения, ад- угол между линией, соединяющей центры роторов, и линией радиуса соответствующего ведомого ротора в направлении его вращения.
Компрессор может содержать дополнительную роторную пару, причем роторная пара и дополнительная роторная пара выполнены одинаковыми,, два ведущих ротора имеют три зуба и три паза, а два ведомых ротора имеют три впадины и три уплотнительных выступа с радиусом RBbiCT l,4R, где R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, в поперечном сечении компрессора точки, соответствующие осям роторов, расположены по вершинам квадрата со стороной длиной , все сечение выполнено симметричным относительно центра, соответствующего точке пересечения диагоналей квадрата, а окна всасывания расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом передняя кромка впускного окна расположена в диапазоне угла д 60°-80°, а задняя  в диапазоне угла v 60°-80°, где ц - угол между линией, соединяющей центры роторов соответствующей роторной пары и линией радиуса ведущего ротора в направлении его вращения, a v - угол между линией, соединяющей центры роторов соответствующей роторной пары, и линией радиуса соответствующего ведомого ротора в направлении его вращения.
Окно нагнетания расположено с торцовой стороны каждой роторной пары и профиль его содержит дуги окружностей с радиусами т, Г2, гз и г4, причем центр окружностей радиусов п и г2 совпадает с осью ведомого
ротора, центр окружности радиуса г3 совпадает с осью ведущего ротора, а центр окружности радиуса г4 расположен на дуге окружности радиуса R в пределах угла у 200+280° относительно вертикальной оси корпуса.
Компрессор может содержать дополнительное окно нагнетания с противоположной торцовой стороны роторной пары, расположенное симметрично первому относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения.
Компрессор может быть выполнен многоступенчатым, при этом роторы смежных ступеней смещены на 90° в направлении их вращения, а осевые линии совпадают. Окно нагнетания предыдущей ступени соединено с окном всасывания последующей ступени через теплообменник.
Компрессор может быть снабжен соединенным с ротором и расположенным вне корпуса вентилятором теплообменника.
Зубья ротора могут быть выполнены плавающими, а боковые поверхности роторов покрыты антифрикционным самосмазывающим материалом.
Ведущий и ведомый роторы могут быть выполнены из керамики или металлокерамики.
Указанная задача решена также в роторном компрессоре, содержащем корпус с образованной цилиндрическими поверхностями рабочей камерой и размещенную в ней, по крайней мере, одну ступень с окнами всасывания и нагнетания, включающую роторную пару, состоящую из ведущего и ведомого роторов, один из которых выполнен с зубьями, а другой с впадинами, профили которых содержат участки кривых в параметрическом виде относительно осей X, У в прямоугольной системе координат или эпициклоиды и/или окружности и/или удлиненной
эпициклоиды, причем наружные диаметры роторов выполнены одинаковыми, каждый ротор содержит зубья и впадины, профили которых выполнены одинаковыми, профиль зуба и впадины имеет общую точку и состоит из участков кривых, профиль зуба
-эпициклоиды
x(fi) - 2R cos (fi+bi) - R cos (2fi+bi)
y(fi)  - 2R sin (f,+b,) - R sin (2f,+b,)
0ЈfiЈf|k
окружности x(f2)  0,4R sin f2
y(f2)  0,4Rcosf2+R
fcfcfe,
профиль впадины ротора
удлиненной эпициклоиды x(f3) - -2R sin f3 + 1,4 sin 2f3 y(f3)  2R cos f3 -1,4 cos 2f3 0Јf3Јf3k
окружности x(Ј,)  0,4R sin f, y(Јi) - 0,4R cos ft + R,
где х, у - значения координат, R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары,
fi .... параметры уравнений,
fik ....Јjk  граничные значения параметров уравнений,
bi - постоянная, зависящая от граничного значения параметра уравнения.
Компрессор может содержать дополнительный ведомый ротор, причем ведомый ротор и дополнительный ведомый ротор выполнены одинаковыми, ось дополнительного ведомого ротора расположена в одной плоскости с осями ведущего и ведомого роторов с образованием двух роторных пар, имеющих один общий ведущий ротор, при этом ведущий ротор имеет три зуба и три паза, а каждый ведомый - три впадины и три уплотнительных выступа с радиусом RBUCT  1,125R, где R обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, а окна всасывания расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом в поперечном сечении компрессора передняя кромка окна всасывания совпадает с точкой рабочей камеры, соответствующей точке пересечения цилиндрических поверхностей, а задняя кромка ограничена углом а 120°-13 5°, где а - угол между линией, соединяющий центры роторов и линией радиуса соответствующего ведомого ротора в направлении его вращения.
Компрессор может содержать дополнительный ведомый ротор, причем ведомый ротор и дополнительный ведомый ротор выполнены одинаковыми, ось дополнительного ведомого ротора расположена в одной плоскости с осями ведущего и ведомого роторов с образованием двух роторных пар, имеющих один общий ведущий ротор, при этом ведущий ротор имеет четыре зуба и четыре паза, а каждый ведомый четыре впадины и четыре уплотнительных выступа с радиусом Квыст 1,4R, где R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, а окна всасывания расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом в поперечном сечении компрессора передняя кромка окна всасывания ограничена углом р 0°-15°
задняя - углом д 90°-120°, где Р - угол от линии радиуса ведущего ротора, проходящей через точку рабочей камеры, соответствующую точке
пересечения цилиндрических поверхностей, в направлении, противоположном, направлению его вращения, а В - угол между линией, соединяющей центры роторов, и линией радиуса соответствующего ведомого ротора в направлении его вращения.
Компрессор может содержать дополнительную роторную пару, причем роторная пара и дополнительная роторная пара выполнены одинаковыми,- два ведущих ротора имеют три зуба и три паза, а два ведомых ротора имеют три впадины и три уплотнительных выступа с радиусом ЯвЫСТ 1,4К, где R - обкатываемый радиус  соприкасающихся поверхностей роторной пары, в поперечном сечении компрессора точки, соответствующие осям роторов расположены по вершинам квадрата со стороной длиной , а все сечение выполнено симметричным относительно центра, соответствующего точке пересечения диагоналей квадрата, а окна всасывания расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом передняя кромка впускного окна расположена в диапазоне угла д 60°-80°, а задняя  в диапазоне угла v 60°-80°, где v - угол между линией, соединяющей центры роторов соответствующей роторной пары, и линией радиуса соответствующего ведущего ротора в направлении его вращения, a v - угол между линией, соединяющей центры роторов соответствующей роторной пары, и линией радиуса соответствующего ведомого ротора в направлении его вращения.
Окно нагнетания расположено с торцовой стороны каждой роторной пары и профиль его содержит дуги окружностей с радиусами гь г2, г3 и г4, причем центр окружностей радиусов т и ъ совпадает с осью ведомого
i
ротора, центр окружности радиуса гэ совпадает с осью ведущего ротора, а центр окружности Г4 расположен на дуге окружности радиуса R в
пределах угла у 200-280° относительно вертикальной оси корпуса.
Компрессор может содержать дополнительное окно нагнетания с противоположной торцовой стороны роторной пары, расположенное симметрично первому относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения.
Компрессор может быть выполнен многоступенчатым, при этом роторы смежных ступеней смещены на 90° в направлении их вращения, а осевые линии совпадают. Окно нагнетания предыдущей ступени соединено с окном нагнетания последующей ступени через теплообменник. Компрессор может быть снабжен соединенным с ротором и расположенным вне корпуса вентилятором теплообменника.
Зубья ротора могут быть выполнены плавающими, а боковые поверхности роторов покрыты антифрикционным самосмазывающим материалом.
Ведущий и ведомый роторы могут быть выполнены из керамики или металлокерамики.
Сущность изобретения поясняется чертежами фиг. 1-11, где на фиг. 1 показан продольный разрез двухступенчатого компрессора, на фиг. 2-3 поперечный разрез А-А различных вариантов компрессора, на фиг. 4 внешний вид двухступенчатого компрессора, на фиг. 5 - роторная пара по варианту I, на фиг. 6,7 - роторная пара по варианту П, на фиг. 8 - роторная пара по варианту III на фиг. 9-11 - поперечные сечения компрессоров с дополнительными роторами.
Корпус роторного прямозубого компрессора выполнен из трех герметично отделенных корпусных узлов: центрального 1, узла 2
компрессорной первой ступени с рабочей камерой 3 и узла 4 компрессорной второй ступени с образованной цилиндрическими поверхностями рабочей камерой 5. Компрессорные узлы 2 и 4 отделены от центрального корпуса 1 плитами 6, 7, на которых закреплены опоры 8, 9, входящие в расточки центрального корпуса 1. В гнездах опор 8, 9 установлены шарикоподшипники 10,11, в которых установлены ведущий вал 12 и ведомый вал 13, связанные синхронизирующей косозубой передачей 14с мелким модулем (не больше 2).
На концах валов 12 и 13, закреплены ведущие (ВЩ) 15 и 16 и ведомые (ВМ) 17 и 18 роторы. Ведущие роторы 15, 16 имеют зубья и перед ними по ходу вращения пазы. Ведомые роторы 17, 18 имеют впадины с уплотнительньши выступами. Ведущие роторы 15, 16 могут быть выполнены разборными, состоящими из тела ротора и двух или более плавающих зубьев, установленных в пазах ротора (фиг. 3). Зубья ведущих роторов 15, 16 при выполнении их плавающими поджимаются пружинами 19, установленными в теле роторов. Поверхности роторов могут быть покрыты антифрикционными материалами. Роторы могут быть выполнены из керамики или металлокерамики. Для получения возможности регулирования взаимного расположения роторов 15, 16, 17, 18 друг относительно друга, и регулирования боковых зазоров, предусмотрена синхронизирующая передача 14 и диски 20, 21, с помощью которых роторы 15, 16 закреплены на ведущем валу. С наружных сторон камеры 2 и 4 закрываются крышками 22, 23. С целью повышения конечного давления и изменения расходной характеристики компрессора со стороны ведомых роторов в крышках 22, 23 выполнены окна нагнетания 24, 25. Крышки 22, 23 могут быть сменными с различными сечениями окон нагнетания.
Компрессор может содержать дополнительные окна нагнетания (на фиг. не показано) с противоположной торцовой стороны роторной пары, расположенные симметрично первым относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения.
Положение окон нагнетания 24, 25 относительно роторов 17, 18 и крышек 22, 23 фиксируется затяжкой болтов 26 крепления крышек 22, 23. Кроме этого в корпусе выполнены нагнетательные 27, 28 и всасывающие 29,30 патрубки.
В двухступенчатом компрессоре роторы 15 и 17 смешены относительно роторов 16 и 18 на 90° в направлении их вращения. Компрессор фиг. 4 может быть снабжен теплообменником 31, установленном в магистрали 32, соединяющей нагнетательный патрубок 28 первой ступени с всасывающим патрубком 30 второй ступени. Перед теплообменником 31 расположен вентилятор 33, соединенный с валом 12 ротора 15. В качестве привода компрессора использован электродвигатель 34, соединенный с валом 12 через муфту 35. На входе в компрессор установлен фильтр 36. На выходе из компрессора установлен обратный клапан 37.
Ведущие 15,16 и ведомые 17, 18 роторы могут быть выполнены из материала с малым коэффициентом линейного расширения, в частности, из керамики или металлокерамики.
Согласно варианту I (фиг. 5) ведущий ротор 15(16) выполнен с зубьями и пазами, а ведомый 17(18) с впадинами и уплотнительными выступами. Профили зубьев, пазов и впадин с уплотнительными выступами содержат участки кривых в параметрическом виде относительно осей X, У в прямоугольной системе координат, профили зубьев ротора включают участки - ЭПИЦИКЛОИДЫ BiCi x(ti) - 2R cos (ti+ai) - R cos (2ti+aj)  y(ti)  2R sin (ti+ai) - R sin (2ti+ai) OstiStik -окружности ( x (t2)  0,4R sin t2 y(t2)  0,4R cos ti+R OSt2Јt2k -удлиненной эпициклоиды DjEi x(t3)  2R sin (t3-a3) -1,125R sin ( 2t3-a3) y(t3)  2R sin (tra3) - 1.125R cos (2t3-a3) 0 33HSt3n а профили впадин с уплотнительными который принадлежит профилю уплотнител -удлиненной эпициклоиды FiGi x(tt)  - 2R sin  ,4R sin 2t4 у(ЬО - 2R cos t4 -1,2R cos 2t4 и участки, из которых состоит профиль -окружности HjK x(ts)  - 0,4R sin t5 y(t5 - - 0,4R cos t5+R 0 t5Јt5k -эпициклоиды K|Li x(te)  2R cosCte-i-ae)  R cos(2te+a6) y(te) - 2R sin (te+ae) - R sin (21б+аб) 18
0ЈttЈt6k
где х, у - значения координат,
R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары,
ti...t6 - параметры уравнений,
tsH tik.-.tek - граничные значения параметров уравнений или углы, ограничивающие участки кривых,
аь аз, а - постоянные, зависящие от граничных значений параметров уравнений.
Окно нагнетания 24(25) ступени компрессора расположено с торцовой стороны роторной пары и профиль его содержит дуги окружностей с радиусами т, rj, Гз и гд, причем центр окружностей радиусов Г| и г2 совпадает с осью ведомого ротора 17(18), центр окружности радиуса Гз совпадает с осью ведущего ротора 15(16), а центр окружности радиуса г4 расположен на дуге окружности радиуса R в пределах угла у 200+280° от вертикальной оси корпуса, проходящий через ось ведомого ротора 17(18) (фиг. 5).
Согласно варианту II (фиг. 6, 7) профили зубьев, пазов и впадин с уплотнительными выступами ведущего 15(16) и ведомого 17(18) ротора содержат следующие участки кривых:
профили зубьев включают участки
-эпициклоиды
х(рО  2R cos (PI+CJ) - R cos (2pi+ci) y(pi)  2R sin (pi+cj) - R sin (2pi+cj)
OSpiSpu
-окружности C:D2 к п о у х(р2 - 0,4R sin p2 y(p2)  0,4Rcosp2+R а профили впадин с уплотнительными выступами включают участок, рый принадлежит профилю уплотнительного выступа -эпициклоиды F2G: (рз)  2R cos (РЗ+СЗ) - R cos (2p3+c3) у(рз)  2R sin (рз+сз) - R sin (2p3+c3) рЗН РзЈрЗ с и участки, которые принадлежат впадине -удлиненной эпициклоиды Н2К2 х(рд)  - 2R sin р4 + 1,4R sin 2p4 у(рд)  2R cos р4 -1,4R cos 2p4 OSp4ЈD4k -окружности K2L2 х(р5)  - 0,4R sin p5 У(рз)  - 0,4R cos р5 + R OSp5Јp5k где х, у - значения координат, R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной , Pi ... рз - параметры уравнений, Рзн Pik ---psk - граничные значения параметров уравнений или углы, ничивающие участки кривых, С, сз - постоянные, зависящие от граничные значений параметров нений. профиль паза ротора (фиг. 7) включает участки
-удлиненной эпициклоиды ЕЬ V: х(рб)  - 2R sin рб + 1,4R sin 2рб
у(рб)  2R cos ре -1,4R cos 2рб
0Јp6Јp6k
-окружности У2Тз х(р) - 0,6R sin p у(р)  0,6R cos p
-удлиненной эпициклоиды Т2М2 х(р«)  - 2R sin pg - 1,4R sin (pgk-2pg) у(р8)  2R cos р8 - 1.4R cos (pgk-2pe)
где рб, p, pg - параметры уравнений,
P6k, Рте Psk, Рвн - граничные значения параметров уравнений.
Окно нагнетания расположено с торцовой стороны роторной пары и профиль его содержит дуги окружностей с радиусами Г, г, гз и Г4, причем центр окружностей радиусов п и г2 совпадает с осью ведомого ротора 17(18), центр окружности радиуса г3 совпадает с осью ведущего ротора 15(16), а центр окружности радиуса г4 расположен на дуге окружности радиуса R в пределах угла у 200 -280° от вертикальной оси корпуса, проходящей через ось ведомого ротора 17 (18).
Согласно варианту III (фиг. 8) наружные диаметры роторов 15(16) и 17(18) выполнены одинаковыми, каждый ротор содержит зубья и впадины, профили которых выполнены одинаковыми, имеют общую точку Оз и включают следующие участки кривых
21 сопр урав проф цент профиль зуба -эпициклоиды ВэСз x(fi)  2R cos (fi+bO - R cos (2fi+b,) y(fi) - -2R sin (f,+b,) - R sin (2f,+b,) 0Јf,tf,k -окружности СзОз x(f2)  0,4R sin f2 y(fc) - 0,4R cos fa -и R 0Јf2Јfik профиль впадины ротора -удлиненной эпициклоиды D3E3 x(f3) - - 2R sin f3 + 1,4 sin 2f3 y(f3)  2R cos f3 -1,4 cos 2f3 0Јf3Јf3k -окружности Е3М3 x(Ј,)  -0,4RsinЈ, y(Ј)  - 0.4R cos u + R, где х, у - значения координат, R - обкатываемый радиус икасающихся поверхностей роторной пары, fi ... Ј4 - параметры уравнений, fik     - граничные значения параметров уравнений, bi - постоянная, зависящая от граничного значения параметра нения. Окно нагнетания расположено с торцовой стороны роторной пары и иль его содержит дуги окружностей с радиусами п, г2, г3 и г4, причем р окружностей радиусов FJ и г2 совпадает с осью ведомого ротора 22
17(18), центр окружности радиуса г3 совпадает с осью ведущего ротора 15(16), а центр окружности г4 расположен на дуге окружности радиуса R в пределах угла у 200+280° от вертикальной оси корпуса, проходящей через ось ведомого ротора 17(18).
На фиг. 9-11 показано различное выполнение компрессора с профилями рабочих поверхностей роторов по вариантам 1-Ш с дополнительными роторами.
Согласно фиг.9 компрессор содержит дополнительный ведомый ротор 38, причем ведомый ротор 17 и дополнительный ведомый ротор 38 выполнены одинаковыми, ось дополнительного ведомого ротора расположена в одной плоскости с осями ведущего 15 и ведомого 17 роторов с образованием двух роторных пар, имеющих один общий ведущий ротор 12, при этом ведущий ротор 15 имеет три зуба и три паза, а каждый ведомый - три впадины и три уплотнительных выступа с радиусом RBUCT  1,125R, где R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, а окна всасывания 39 расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры 3, при этом в поперечном сечении компрессора передняя кромка впускного окна совпадает с точкой рабочей камеры, соответствующей точке пересечения цилиндрических поверхностей, а задняя кромка ограничена углом а 120°-13 5°, где а угол между линией, соединяющий центры роторов и линией радиуса соответствующего ведомого ротора 17(18) в направлении его вращения.
Согласно фиг. 10 компрессор может содержать дополнительный ведомый ротор 38, причем ведомый ротор 17и дополнительный ведомый ротор 38 выполнены одинаковыми, ось дополнительного ведомого ротора 38 расположена в одной плоскости с осями ведущего 15 и ведомого 17
роторов с образованием двух роторных пар, имеющих один общий ведущий ротор 15, при этом ведущий ротор имеет четыре зуба и четыре паза, а каждый ведомый - четыре впадины и четыре уплотнительных выступа с радиусом R.UCT  1,4R, где R - обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, а окна всасывания 39 расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры 3, при этом в поперечном сечении компрессора передняя кромка окна всасывания 39 ограничена углом р 0°+15°, а задняя - углом 9 90°-120°, где р - угол от линии радиуса ведущего ротора 15, проходящей через точку рабочей камеры 3, соответствующую точке Р пересечения рабочих поверхностей в направлении, противоположном направлению его вращения, а Э - угол между линией, соединяющей центры роторов, и линией радиуса соответствующего ведомого ротора 17(18) в направлении его вращения.
Согласно фиг. 11 компрессор содержит дополнительную роторную пару, причем роторная пара и дополнительная роторная пара выполнены одинаковыми, два ведущих ротора 15 имеют три зуба и три паза, а два ведомых ротора 17 имеют три впадины и. три уплотнительных выступа с радиусом RBbjcT l,4R, где R  обкатываемый радиус соприкасающихся поверхностей роторной пары, в поперечном сечении компрессора точки, соответствующие осям роторов расположены по вершинам квадрата со стороной длиной S-2R, а все сечение выполнено симметричным относительно центра, соответствующего точке J пересечения диагоналей квадрата, а окна всасывания 39 расположены на цилиндрической поверхности рабочей камеры 3, при этом передняя кромка окна всасывания 39 расположена в диапазоне угла v 60°-80°, а задняя - в
диапазоне угла v 60°-80°, где ц - угол между линией, соединяющей центры роторов соответствующей роторной пары, и линией радиуса ведущего ротора 15 в направлении его вращения, a v - угол между линией, соединяющей центры роторов соответствующей роторной пары, и линией радиуса ведомого ротора 17 в направлении его вращения.
Роторный компрессор работает следующим образом. Атмосферный воздух подается через всасывающие патрубки 29, 30 в рабочие камеры 3,5 корпусных узлов 2, 4 первой и второй ступеней, попадает в образумемые зубьями ведущего ротора и уплотнительными выступами ведомого ротора замкнутые рабочие ячейки, объем которых изменяется от максимального значения до нуля. Сначала проходит процесс переноса газа в рабочих ячейках до момента объединения ячейки 15 и ячейки ведомого 17, 38 ротора. Затем газ сжимается до момента когда передняя кромка В впадины ведомых роторов 17, 38 совместится с кромкой Б нагнетания 24, после чего проходит процесс нагнетания до момента, когда объем ячейки станет равным нулю. Таким образом, в ячейке осуществляется цикл сжатия рабочего газа, сопровождающийся всасыванием газа через окна всасывания 39 и выталкиванием газа в нагнетательный патрубок 28 через окна нагнетания 24,25.
Частота вращения роторов 16, 18 второй ступени может изменяться независимо от первой ступени за счет изменения передаточного отношения синхронизирующей передачи 14. Боковые зазоры в зацеплении роторов первой и второй ступени обеспечиваются синхронизирующей передачей 14, состоящей из двух косозубых шестерен с мелким модулем (не больше 2). Изменяя число прокладок между шестернями и радиально-упорными подшипниками 10, 11, можно
сдвигать в осевом направлении одну шестерню относительно другой и таким образом регулировать боковые зазоры роторов 15, 16, поскольку
при осевом перемещении косозубой шестерни одного ротора другая шестерня и связанный с ней ротор поворачиваются на некоторый угол.
Степень сжатия компрессора определяется площадью сечения окна нагнетания 24 или 25 путем изменения величины угла v.
В двухступенчатом компрессоре для повышения степени сжатия нагнетаемый воздух из первой ступени охлаждают в теплообменнике 31 перед входом -его во вторую ступень. Эффект охлаждения обеспечивает вентилятор 33.
Предлагаемый компрессор предназначен для работы в составе различного оборудования, использующего сжатый воздух, не содержащий смазочных масел. Отсутствие масел в воздухе позволяет использовать компрессор для получения чистого кислорода в медицине, пищевой и химической промышленности.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Роторный компрессор, содержащий корпус с образованной цилиндрическими поверхностями рабочей камерой и размещенную в ней по крайней мере, одну ступень с впускным и выпускным окнами, включающую роторную пару ведущего и ведомого ротора, один из которых выполнен с зубьями и пазами, а другой с впадинами и уплотнительными выступами, профили зубьев, пазов и впадин с уплотнительными выступами содержат участки кривых в параметрическом виде относительно осей X, У в прямоугольной системе координат: или эпициклоиды, и/или окружности и/или удлиненной эпициклоиды, отличающийся тем, что профили зубьев ротора включают участки
-эпициклоиды
х (ti)  2R cos (ti+ai) - R cos (2ti+aO у (ti)  2R sin (ti+ai) - R sin (2ti+ai) OSt,Јt,k
-окружности
x (t2) - 0,4R sin t2 у (t2)  0,4R cos t2+R 0Јt2Јt2k
-удлиненной эпициклоиды
x (t3)  2R sin (t3-a3) - 1,125R sin (2t3-a3) у (t3)  2R cos (t3-a3)  1,125R cos (2t3-a3)
1&ШЦ6Г