RU2150027C1

RU2150027C1 - Method for varying volume in positive-displacement machines

Info

Publication number: RU2150027C1
Application number: RU98122503A
Authority: RU
Original assignee: Родионов Александр Хайрулович
Priority date: 1998-12-09
Filing date: 1998-12-09
Publication date: 2000-05-27
Also published as: WO2000034661A1

Abstract

FIELD: screw-type rotary working chambers for gas compression and expansion. SUBSTANCE: volume of each working chamber is varied and gas is displaced within it between any two adjacent turns moving unidirectionally at different speed due to different tilt angles of their helical lines. Volume of working chamber is varied by displacing one moving turn relative to other moving turn at relative speed of turn being displaced in this direction; gas transfer within working chamber takes place at speed of turn moving after it. EFFECT: improved displacement of machine. 3 dwg

Description

Изобретение применяется в области создания объемных машин, использующих процессы сжатия и расширения газов. К объемным машинам относятся: поршневые и винтовые роторные компрессоры, детандеры, двигатели, ротационно-пластинчатые, двухроторные и жидкостно-кольцевые компрессоры. The invention is applied in the field of creating volumetric machines using gas compression and expansion processes. Volumetric machines include: reciprocating and screw rotary compressors, expanders, engines, rotary vane, twin-rotor and liquid ring compressors.

Несмотря на различие рабочих органов указанных машин, в них используется один и тот же способ изменения объема их рабочих камер. Сущность его легче всего проследить на примере поршневой машины, в которой осуществляется большая часть процессов, характерных для этого способа. Despite the difference in the working bodies of these machines, they use the same method of changing the volume of their working chambers. Its essence is most easily traced by the example of a piston machine, in which most of the processes characteristic of this method are carried out.

В положении поршня в ВМТ с открытием впускного клапана полость между поршнем и крышкой цилиндра становится открытой, и в нее через впускной клапан при движении поршня вниз поступает газ. После закрытия впускного клапана полость между поршнем и крышкой цилиндра становится закрытой и превращается в рабочую камеру. Для изменения объема рабочей камеры поршень перемещают относительно крышки цилиндра. При этом крышка цилиндра остается неподвижной, поэтому относительная скорость перемещения поршня равна скорости его собственного поступательного перемещения в цилиндре. После открытия выпускного клапана рабочая камера превращается в открытую полость, и газ из нее вытесняется поршнем. In the piston position at TDC with the inlet valve opening, the cavity between the piston and the cylinder cover becomes open, and gas flows into it through the inlet valve when the piston moves down. After closing the intake valve, the cavity between the piston and the cylinder cover becomes closed and turns into a working chamber. To change the volume of the working chamber, the piston is moved relative to the cylinder cover. In this case, the cylinder cover remains stationary, so the relative speed of the piston is equal to the speed of its own translational movement in the cylinder. After opening the exhaust valve, the working chamber turns into an open cavity, and gas is displaced from it by a piston.

Аналогично этот способ осуществляется в любой машине объемного действия, в том числе и в винтовой роторной машине, например, в двухроторном компрессоре, который принимается за ближайший аналог [1, с. 67-68]. Винтовые поверхности роторов и стенок корпуса образуют рабочие камеры. Происходит это при вращении роторов. Объем винтовых впадин увеличивается, когда выступы роторов выходят из них, в результате чего происходит процесс всасывания. Когда объем впадин достигает максимума, процесс всасывания заканчивается и впадины с газом оказываются изолированными стенками корпуса и крышек всасывающего и нагнетательного патрубков, что приводит к образованию рабочих камер. Similarly, this method is carried out in any volumetric machine, including a rotary screw machine, for example, in a two-rotor compressor, which is taken as the closest analogue [1, p. 67-68]. The helical surfaces of the rotors and the walls of the housing form the working chambers. This happens when the rotors rotate. The volume of the helical depressions increases when the protrusions of the rotors come out of them, resulting in a suction process. When the volume of the depressions reaches a maximum, the suction process ends and the depressions with gas turn out to be insulated by the walls of the housing and the caps of the suction and discharge pipes, which leads to the formation of working chambers.

При дальнейшем вращении роторов во впадину одного ротора начинает внедряться сопряженный выступ другого ротора. Линия контактирования сопряженных элементов постепенно распространяется в сторону крышки нагнетательного патрубка, объем впадин, образующих парную полость, уменьшается. Завершение изменения объема парной полости происходит при входе зубьев в зацепление на стороне нагнетания, после чего парная полость вытесняется через окно нагнетания. With further rotation of the rotors, a mating protrusion of the other rotor begins to penetrate into the cavity of one rotor. The contact line of the conjugated elements gradually extends towards the cover of the discharge pipe, the volume of the depressions forming a paired cavity decreases. The completion of the change in the volume of the pair cavity occurs when the teeth enter the meshing on the discharge side, after which the pair cavity is forced out through the injection window.

В винтовых компрессорах, состоящих из одного ротора и двух отсеченных шестерен изменение объема осуществляется параллельно в двух противоположных винтовых полостях. В этом случае зубья шестерни поочередно отсекают винтовые полости от полостей всасывания, а после сжатия газа в каждой из них газ поступает в нагнетательную полость. Степень изменения объема в каждой из поочередно образовавшихся рабочих камер одинакова [2, с. 221]. In screw compressors consisting of one rotor and two cut-off gears, the volume is changed in parallel in two opposite screw cavities. In this case, the gear teeth alternately cut off the screw cavities from the suction cavities, and after gas compression in each of them, the gas enters the discharge cavity. The degree of volume change in each of the successively formed working chambers is the same [2, p. 221].

Как видно из примеров, в винтовом роторном компрессоре роль поршня выполняют сопряженные элементы, роль крышки цилиндра выполняет крышка нагнетательного патрубка, а роль клапанов выполняют окна. As can be seen from the examples, in a screw rotary compressor, the role of the piston is performed by the conjugated elements, the role of the cylinder cover is played by the cover of the discharge pipe, and the windows act as valves.

Недостатком способа, принятого за ближайший аналог, является невозможность увеличивать дальше скорость перемещения подвижной стенки и тем самым увеличивать объемную производительность объемных машин, так как это привело бы к возрастанию газодинамических потерь. The disadvantage of the method adopted for the closest analogue is the inability to further increase the speed of movement of the movable wall and thereby increase the volumetric productivity of volumetric machines, as this would lead to an increase in gas-dynamic losses.

Техническая задача, которую решает изобретение, заключается в том, чтобы создать такой способ изменения объема рабочих камер, при котором появляется возможность увеличить объемную производительность машин. The technical problem that the invention solves is to create a way to change the volume of the working chambers, in which it becomes possible to increase the volumetric productivity of machines.

Данная задача решается в способе изменения объема рабочих камер в объемных машинах, включающем наполнение газом открытых полостей, образование из полостей рабочих камер, изменение их объемов перемещением одного выступающего витка рабочей камеры относительно другого, раскрытие рабочих камер и вытеснение из них газа, при этом изменение объема каждой образованной рабочей камеры и перенос газа в ней при вращении ротора осуществляется между любыми двумя соседними выступающими витками, движущимися в одну и ту же сторону с разными скоростями из-за разных углов наклона их винтовых линий, причем изменение объема рабочей камеры осуществляется перемещением одного движущегося витка относительно другого движущегося витка с относительной скоростью, меньшей, чем собственная скорость перемещаемого витка в этом направлении, а перенос газа в рабочей камере происходит со скоростью сзади идущего витка. This problem is solved in a method of changing the volume of the working chambers in volumetric machines, including filling open cavities with gas, forming working chambers from the cavities, changing their volumes by moving one protruding turn of the working chamber relative to another, opening the working chambers and displacing gas from them, while changing the volume each formed working chamber and gas transfer in it during the rotation of the rotor is carried out between any two adjacent protruding turns moving in the same direction at different speeds due to different angles of inclination of their helical lines, and the change in the volume of the working chamber is carried out by moving one moving coil relative to another moving coil with a relative speed less than the own speed of the moving coil in this direction, and gas transfer in the working chamber occurs at a speed behind coil.

На фиг. 1 изображена конструкция устройства для изменения объема рабочих камер, на фиг. 2 - машина объемного действия, на фиг. 3 - ротор со смещаемой по углу винтовой частью. In FIG. 1 shows the design of a device for changing the volume of the working chambers, FIG. 2 - surround machine, in FIG. 3 - rotor with a rotatable screw part.

Устройство, с помощью которого осуществляется предлагаемый способ изменения объема рабочих камер, схематично показано на фиг. 1. Устройство состоит из одного ротора 1 и нескольких роторов 2, число которых будет указано ниже. Винтовая часть ротора 1 находится в зацеплении с винтовой частью каждого ротора 2. Винтовая часть шнекового типа ротора 2 образована выступающими витками 4 однозаходной резьбы переменного шага. Винтовая часть ротора 1 имеет резьбу, ответную резьбе винтовой части ротора 2, образованную винтовыми канавками 3. The device with which the proposed method for changing the volume of the working chambers is carried out is shown schematically in FIG. 1. The device consists of one rotor 1 and several rotors 2, the number of which will be indicated below. The screw part of the rotor 1 is engaged with the screw part of each rotor 2. The screw part of the screw type of the rotor 2 is formed by the protruding turns 4 of a single thread of variable pitch. The screw part of the rotor 1 has a thread corresponding to the thread of the screw part of the rotor 2, formed by helical grooves 3.

Максимальное число роторов 2 на один ротор 1 зависит от соотношения наружных диаметров винтовых частей роторов 1 и 2. The maximum number of rotors 2 per rotor 1 depends on the ratio of the outer diameters of the screw parts of the rotors 1 and 2.

При их одинаковом диаметре максимальное число роторов 2 на один ротор 1 равно четырем, а конструктивно возможное их число - от одного до четырех включительно. При наружном диаметре винтовой части ротора 1 большем, чем наружный диаметр винтовой части ротора 2, их максимальное число больше четырех, а при наружном диаметре винтовой части ротора 1 меньшем, чем наружный диаметр винтовой части ротора 2, максимальное число роторов 2 меньше четырех. Соответствующим образом изменяется и конструктивно возможное их число. With their identical diameter, the maximum number of rotors 2 per rotor 1 is four, and their structurally possible number is from one to four inclusive. When the outer diameter of the screw part of the rotor 1 is larger than the outer diameter of the screw part of the rotor 2, their maximum number is more than four, and when the outer diameter of the screw part of the rotor 1 is smaller than the outer diameter of the screw part of the rotor 2, the maximum number of rotors 2 is less than four. The number of constructively possible changes accordingly.

Угол наклона винтовых линий выступающих витков 4 к образующей цилиндра - переменный и задается для любой точки винтовой линии функцией от угла поворота вокруг оси ротора при заданном ее начальном положении. Функция задается аналитически, или графически, или с помощью шаблона. Винтовая часть роторов 2 при необходимости, возникающей из условия входа газа в винтовую часть роторов, имеет как участки с постоянным, так и участки с переменным углом наклона винтовых линий к образующей. The angle of inclination of the helical lines of the protruding turns 4 to the generatrix of the cylinder is variable and is set for any point of the helix by a function of the angle of rotation around the axis of the rotor at a given initial position. The function is defined analytically, or graphically, or using a template. The screw part of the rotors 2, if necessary, arising from the condition of the gas entering the screw part of the rotors, has both sections with a constant and sections with a variable angle of inclination of the helical lines to the generatrix.

Роторы 1 и 2 имеют опорные и опорно-упорные подшипники, а винтовые части роторов 1 и 2 расположены в цилиндрических расточках 6 и 7 корпуса 8 с необходимыми зазорами между цилиндрическими поверхностями роторов и между поверхностями расточек и наружными поверхностями винтовых частей роторов. The rotors 1 and 2 have support and thrust bearings, and the screw parts of the rotors 1 and 2 are located in the cylindrical bores 6 and 7 of the housing 8 with the necessary gaps between the cylindrical surfaces of the rotors and between the surfaces of the bores and the outer surfaces of the screw parts of the rotors.

Кинематическая связь между ротором 1 и каждым ротором 2 осуществляется с помощью синхронизирующих шестерен, обеспечивающих бесконтактное, с определенным зазором, зацепление выступающих витков 4 ротора 2 с винтовой канавкой 3 ротора 1. The kinematic connection between the rotor 1 and each rotor 2 is carried out using synchronizing gears that provide contactless, with a certain clearance, engagement of the protruding turns 4 of the rotor 2 with the helical groove 3 of the rotor 1.

Из фиг. 1 видно, что при зацеплении винтовой части ротора 2 с винтовой частью ротора 1 образуются две рабочие камеры, изолированные друг от друга. В винтовой части ротора 2 рабочие камеры образуются между любыми двумя соседними выступающими витками 4, которые отделяют ее от соседних рабочих камер благодаря зацеплению этих витков с винтовыми канавками 3 при технологически выполнимых зазорах. Каждая рабочая камера ограничена помимо этих двух витков цилиндрической поверхностью расточки 7 и цилиндрической поверхностью ротора 1 в пределах этих двух витков. Рабочие камеры в винтовой части ротора 2 отделяются друг от друга смежными витками 4. From FIG. 1 it can be seen that when the screw part of the rotor 2 engages with the screw part of the rotor 1, two working chambers are formed, isolated from each other. In the screw part of the rotor 2, the working chambers are formed between any two adjacent protruding coils 4, which separate it from the adjacent working chambers due to the engagement of these coils with screw grooves 3 with technologically feasible gaps. Each working chamber is limited, in addition to these two turns, by the cylindrical surface of the bore 7 and the cylindrical surface of the rotor 1 within these two turns. The working chambers in the screw part of the rotor 2 are separated from each other by adjacent turns 4.

В винтовой части ротора 1 рабочие камеры образуются внутри винтовой канавки 3 между любыми двумя соседними зубьями витков 4, которые изолируются одна от другой смежным зубом. Причем соседними зубьями являются как зубья витков 4 одного и того же ротора 2, так и зубья витков 4 разных роторов 2. В первом случае устройство состоит из одного ротора 1 и одного ротора 2, а во втором случае устройство имеет один ротор 1 и несколько роторов 2. In the screw part of the rotor 1, the working chambers are formed inside the screw groove 3 between any two adjacent teeth of the turns 4, which are isolated from one another by an adjacent tooth. Moreover, the adjacent teeth are both the teeth of the turns 4 of the same rotor 2, and the teeth of the turns 4 of different rotors 2. In the first case, the device consists of one rotor 1 and one rotor 2, and in the second case, the device has one rotor 1 and several rotors 2.

Смежные рабочие камеры, разделяемые витком 4, и смежные рабочие камеры, разделяемые зубом этого витка 4, изолированы друг от друга и не объединяются друг с другом на всем пути от их образования до их раскрытия. Adjacent working chambers separated by a coil 4 and adjacent working chambers shared by a tooth of this coil 4 are isolated from each other and are not combined with each other all the way from their formation to their disclosure.

Общая степень изменения объема каждой из указанных рабочих камер равна отношению ее объема в момент ее образования к объему этой рабочей камеры в момент ее раскрытия. The total degree of change in the volume of each of these working chambers is equal to the ratio of its volume at the time of its formation to the volume of this working chamber at the time of its opening.

Число витков 4 ротора 2 определяется отношением общей степени изменения объема рабочей камеры в устройстве к допустимой степени изменения объема газа в одной рабочей камере, которая выбирается из условия допустимой шумности работы устройства, связанной со скоростью изменения давления по углу поворота ротора, и КПД процесса, зависящего от степени изменения объема в одной рабочей камере, и от числа оборотов в единицу времени. The number of turns 4 of rotor 2 is determined by the ratio of the total degree of change in the volume of the working chamber in the device to the permissible degree of change in the volume of gas in one working chamber, which is selected from the condition of the permissible noise of the device associated with the rate of change of pressure with respect to the angle of rotation of the rotor, and the efficiency of the process, which depends on the degree of volume change in one working chamber, and on the number of revolutions per unit time.

Предлагаемый способ изменения объема рабочих камер осуществляется в устройстве следующим образом. При вращении ротора 2 один из крайних витков 4 винтовой части этого ротора, выходя из зацепления с винтовой канавкой 3, перемещается вглубь винтовой части ротора 2, и вслед за ним газ из прилегающей камеры заполняет освобождающееся пространство до тех пор, пока этот виток 4 не совершит один полный, т.е. на 360 градусов, оборот. Когда он войдет снова и зацепление с винтовой канавкой 3, поступивший газ окажется в замкнутой полости между первым и вторым витками, которые образуют рабочую камеру на входе в винтовую часть роторов. The proposed method for changing the volume of the working chambers is carried out in the device as follows. When the rotor 2 rotates, one of the outermost turns 4 of the screw part of this rotor, disengaging from the screw groove 3, moves deep into the screw part of the rotor 2, and after it the gas from the adjacent chamber fills the free space until this turn 4 makes one full, i.e. 360 degrees rotation. When it enters again and engages with the helical groove 3, the incoming gas will be in a closed cavity between the first and second turns, which form a working chamber at the entrance to the screw part of the rotors.

В это же время другой крайний выступающий виток 4 с другой стороны винтовой части ротора 2, выходя из зацепления с винтовой частью ротора 2, выходя из зацепления с винтовой канавкой 3, раскрывает рабочую камеру, прошедшую через всю винтовую часть ротора 2 после ее создания и изменившую свой первоначальный объем. Газ из раскрывшейся рабочей камеры вытесняется сзади идущим витком 4. At the same time, another extreme protruding coil 4 on the other side of the screw part of the rotor 2, disengaging from the screw part of the rotor 2, disengaging from the screw groove 3, opens the working chamber that has passed through the entire screw part of the rotor 2 after its creation and changed its original volume. Gas from the opened working chamber is displaced from behind by a walking coil 4.

Изменение объема рабочей камеры, созданной на входе в винтовую часть ротора 2 между двумя первыми витками 4, происходит в результате перемещения вдоль винтовой части ротора одного движущегося витка 4 относительно другого движущегося витка 4, ограничивающих рабочую камеру, которая остается замкнутой все то время, пока эти витки 4 находятся в зацеплении. Перемещение одного витка 4 относительно другого оказывается возможным благодаря тому, что собственная скорость перемещения каждого витка разная и в любой момент времени определяется углом наклона винтовой линии той части витка, которая находится в этот момент времени в зацеплении с винтовой канавкой 3. Поскольку оба витка являются движущимися в одну и ту же сторону, то относительная скорость перемещения одного витка 4 относительно другого оказывается меньшей, чем собственная скорость перемещаемого витка в этом направлении. Одновременно с изменением объема рабочей камеры происходит перенос газа в этой камере между этими двумя движущимися витками со скоростью сзади идущего витка. The change in the volume of the working chamber created at the entrance to the screw part of the rotor 2 between the two first turns 4 occurs as a result of moving along the screw part of the rotor of one moving coil 4 relative to the other moving coil 4, restricting the working chamber, which remains closed all the while these turns 4 are engaged. The movement of one coil 4 relative to the other is possible due to the fact that the natural speed of movement of each coil is different and at any time is determined by the angle of inclination of the helix of that part of the coil that is at this moment in engagement with the screw groove 3. Since both turns are moving in the same direction, the relative speed of movement of one coil 4 relative to the other turns out to be less than the own speed of the moved coil in this direction. Simultaneously with the change in the volume of the working chamber, gas is transferred in this chamber between these two moving turns at a speed behind the walking turn.

Аналогично происходит образование и изменение объема рабочей камеры в винтовой канавке 3. При выходе крайнего выступающего витка 4 со стороны поступления газа из зацепления с винтовой канавкой 3 в ней образуется открытая полость, в которую поступает газ из прилегающей камеры до тех пор, пока вышедший из зацепления виток 4 того же ротора 2 при одном роторе 2 на один ротор 1 или виток 4 другого ротора 2 при числе их больше одного на один ротор 1 не войдет в зацепление с винтовой канавкой 3. В результате этого в винтовой канавке 3 образуется очередная рабочая камера. Similarly, the formation and change of the volume of the working chamber in the helical groove 3 occurs. When the extreme protruding turn 4 from the gas supply side exits from the meshing with the helical groove 3, an open cavity is formed in it, into which gas from the adjacent chamber enters until it disengages turn 4 of the same rotor 2 with one rotor 2 to one rotor 1 or turn 4 of the other rotor 2 when their number is more than one to one rotor 1 will not mesh with the screw groove 3. As a result, the next one is formed in the screw groove 3 working chamber.

Изменение объема образовавшейся рабочей камеры в винтовой канавке 3 происходит также из-за разных собственных скоростей перемещения зубьев витков 4 в винтовой канавке 3 в одну и ту же сторону вдоль винтовой части ротора 1 вследствие того, что углы наклона винтовых линий тех частей витков 4, которые находятся в этот момент в винтовой канавке, разные. При этом относительная скорость перемещаемого зуба относительно другого зуба витков 4 вдоль винтовой части меньше, чем его собственная скорость перемещаемого витка в этом направлении. Одновременно с изменением объема рабочей камеры осуществляется перенос газа в этой камере. Скорость переноса определяется собственной скоростью сзади идущего зуба вдоль винтовой части. The change in the volume of the formed working chamber in the screw groove 3 also occurs due to different intrinsic velocities of the movement of the teeth of the turns 4 in the screw groove 3 in the same direction along the screw part of the rotor 1 due to the fact that the angles of the helical lines of those parts of the turns 4 that are at this moment in the helical groove, different. In this case, the relative speed of the moved tooth relative to the other tooth of the turns 4 along the helical part is less than its own speed of the moved round in this direction. Simultaneously with the change in the volume of the working chamber, gas is transported in this chamber. The transfer rate is determined by the intrinsic speed of the posterior tooth along the helical part.

Однако степень изменения объема рабочей камеры в винтовой канавке 3 меньше, чем степень изменения объема рабочей камеры между выступающими витками 4. Это легко себе представить на примере устройства, состоящего из одного ротора 1 и одного ротора 2. Даже при наибольшем сближении в винтовой части двух соседних зубьев витков 4 между ними остается канавка, по длине равная окружности вокруг винтовой части ротора 1. Это означает, что изменение объема рабочей камеры в винтовой канавке 3 происходит только за счет изменения ее длины вдоль винтовой части ротора 1. Поэтому с увеличением числа роторов 2 на один ротор 1 степень изменения объема рабочей камеры в винтовой канавке 3 возрастает, так как относительная окружная длина канавки 3, входящая в объем рабочей камеры, в этих случаях уменьшается. However, the degree of change in the volume of the working chamber in the helical groove 3 is less than the degree of change in the volume of the working chamber between the protruding turns 4. This is easy to imagine using an example of a device consisting of one rotor 1 and one rotor 2. Even with the closest approach in the screw part of two adjacent between the teeth of the turns 4, a groove remains between them, equal in length to the circumference around the screw part of the rotor 1. This means that the change in the volume of the working chamber in the screw groove 3 occurs only by changing its length along the screw hour rotor 1. Therefore, with an increase in the number of rotors 2 per rotor 1, the degree of change in the volume of the working chamber in the screw groove 3 increases, since the relative circumferential length of the groove 3, which is included in the volume of the working chamber, decreases in these cases.

Раскрытие рабочей камеры в винтовой канавке 3 происходит при выходе другого крайнего витка 4 винтовой части ротора 2 из зацепления с винтовой канавкой 3. При этом рабочая камера раскрывается и сообщается с прилегающей к винтовой части камерой. Давление газа в раскрывшейся рабочей камере сравнивается с давлением газа в прилегающей камере. Вытеснение газа из раскрывшейся рабочей камеры осуществляется сзади идущим зубом витка 4. The opening of the working chamber in the helical groove 3 occurs when the other extreme turn 4 of the screw part of the rotor 2 comes out of engagement with the helical groove 3. In this case, the working chamber opens and communicates with the camera adjacent to the screw part. The gas pressure in the opened working chamber is compared with the gas pressure in the adjacent chamber. The gas is displaced from the opened working chamber by the back running tooth of coil 4.

Из-за того что изменение объема в рабочей камере винтовой канавки 3 происходит в меньшей степени, чем в рабочей камере между выступающими витками 4, возникают связанные с этим энергетические потери. Поэтому для их уменьшения лучшим вариантом конструкции устройства для осуществления предлагаемого способа изменения объема рабочих камер является такая конструкция устройства, при которой относительный расход газа через винтовую канавку 3 оказывается наименьшим. Такая конструкция устройства достигается при максимально возможном числе роторов 2 на один ротор 1 и при возможно наименьшей толщине выступающих витков 4 и соответственно наименьшей ширине винтовой канавки 3. Due to the fact that the change in volume in the working chamber of the helical groove 3 occurs to a lesser extent than in the working chamber between the protruding turns 4, energy losses associated with this occur. Therefore, to reduce them, the best version of the device design for implementing the proposed method for changing the volume of the working chambers is such a device design in which the relative gas flow through the helical groove 3 is the smallest. This design of the device is achieved with the maximum possible number of rotors 2 per rotor 1 and with the smallest possible thickness of the protruding turns 4 and, accordingly, the smallest width of the helical groove 3.

Конструкция устройства на фиг. 1 позволяет изменять начальный объем рабочей камеры как в сторону его уменьшения, так и в сторону его увеличения в зависимости от направления вращения роторов. При вращении ротора 2 против часовой стрелки, если смотреть со стороны камеры 9 пониженного давления, осуществляется уменьшение объема рабочих камер и перемещение газа из камеры 9 пониженного давления в камеру 10 повышенного давления, устройство в этом случае работает как компрессор. В винтовой канавке 3 процесс сжатия газа идет с недожатием. The design of the device of FIG. 1 allows you to change the initial volume of the working chamber both in the direction of its decrease, and in the direction of its increase, depending on the direction of rotation of the rotors. When the rotor 2 rotates counterclockwise, when viewed from the side of the reduced pressure chamber 9, the volume of the working chambers is reduced and gas is moved from the reduced pressure chamber 9 to the high pressure chamber 10, the device in this case works as a compressor. In the screw groove 3, the gas compression process is undercompressed.

При изменении направления вращения роторов на противоположное осуществляется увеличение объема рабочих камер и перемещение газа из камеры 10 повышенного давления в камеру 9 пониженного давления, устройство в этом случае работает как расширитель газа. В винтовой канавке 3 процесс расширения газа идет с недорасширением. When the direction of rotation of the rotors is reversed, the volume of the working chambers is increased and the gas is moved from the high-pressure chamber 10 to the low-pressure chamber 9; in this case, the device works as a gas expander. In the screw groove 3, the gas expansion process is under-expanding.

Для примера использования способа в создании объемных машин на фиг. 2 приведена конструкция такой машины. Машина имеет один ротор 1 и два ротора 2. Винтовая часть ротора 1 находится в зацеплении с винтовой частью каждого ротора 2. Винтовые части роторов 1 и 2 расположены в цилиндрических расточках корпуса 8. Роторы 1 и 2 имеют опорные 11 и опорно-упорные подшипники скольжения 12, а также синхронизирующие шестерни 13. Роторы 1 и 2 имеют по две винтовые части с противоположным направлением резьбы в них относительно друг друга. Между винтовыми частями роторов, разнесенных по длине роторов на конструктивное расстояние, образована камера 10 повышенного давления. Две камеры 9 пониженного давления образованы между винтовыми частями роторов и подшипниковыми камерами. For an example of the use of the method in creating volumetric machines in FIG. 2 shows the design of such a machine. The machine has one rotor 1 and two rotors 2. The screw part of the rotor 1 is meshed with the screw part of each rotor 2. The screw parts of the rotors 1 and 2 are located in the cylindrical bores of the housing 8. The rotors 1 and 2 have support 11 and thrust bearings 12, as well as synchronizing gears 13. Rotors 1 and 2 have two screw parts with the opposite direction of thread in them relative to each other. Between the screw parts of the rotors, spaced along the length of the rotors at a structural distance, a pressure chamber 10 is formed. Two chambers 9 of reduced pressure are formed between the screw parts of the rotors and the bearing chambers.

Каждая камера 9 пониженного давления имеет патрубок 14, а камера 10 повышенного давления имеет патрубок 15. По бокам и корпусам 5 камер пониженного давления крепятся крышки 16 и 17, через крышку 16 выводится вал 19 машины. Each low-pressure chamber 9 has a nozzle 14, and the high-pressure chamber 10 has a nozzle 15. Covers 16 and 17 are attached to the sides and bodies 5 of the low-pressure chambers, and the machine shaft 19 is discharged through the cover 16.

При работе машины в качестве компрессора воздух через патрубок 14 подводится в камеры 9 всасывания, откуда поступает в винтовые части роторов 1 и 2, сжимается в них и поступает в камеру 10 нагнетания. Из нее газ удаляется по патрубку 15. Привод компрессора осуществляется от двигателя через вал 19 компрессора. When the machine is operating as a compressor, air is supplied through the nozzle 14 to the suction chambers 9, from where it enters the screw parts of the rotors 1 and 2, is compressed into them and enters the pressure chamber 10. Gas is removed from it through the nozzle 15. The compressor is driven from the engine through the compressor shaft 19.

При работе машины в качестве расширителя сжатый газ по патрубку 15 подводится в камеру 10 повышенного давления, откуда поступает в винтовые части роторов 1 и 2, расширяется в них и вытесняется в камеры 9 пониженного давления. Из камер 9 пониженного давления газ удаляется через патрубки 14. Работа расширения газа, совершаемая в винтовых частях роторов, передается через вал 19 расширителя внешнему потребителю механической энергии. When the machine is operating as an expander, compressed gas is supplied through the nozzle 15 to the increased pressure chamber 10, from where it enters the screw parts of the rotors 1 and 2, expands into them and is forced into the reduced pressure chambers 9. From the chambers 9 of the reduced pressure, the gas is removed through the nozzles 14. The gas expansion work carried out in the screw parts of the rotors is transmitted through the expander shaft 19 to an external consumer of mechanical energy.

Газовые осевые и радиальные силы в машине уравновешены. Газовые осевые силы уравновешены благодаря наличию на каждом роторе двух винтовых частей, резьба каждой из которых противоположна по направлению резьбе другой винтовой части ротора. The gas axial and radial forces in the machine are balanced. The axial gas forces are balanced due to the presence of two screw parts on each rotor, the thread of each of which is opposite in direction to the thread of the other screw part of the rotor.

Газовые радиальные силы уравновешены в силу их симметрии и одинаковой величины в каждой рабочей камере. Gas radial forces are balanced due to their symmetry and the same magnitude in each working chamber.

Конструктивное решение машины на основе роторов с двумя винтовыми частями на каждом роторе должно предусматривать возможность регулирования зазоров между витками 4 и стенками винтовой канавки 3 при сборке и ремонте машины. Вариантом такого решения является конструкция ротора 2 со смещаемой по углу винтовой частью (фиг. 3), которая выполняется на полом цилиндре 20, сажаемого на вал 18 ротора 2 со шпонкой 21. Угловое смещение обеспечивается тем, что прорезь 24 в теле цилиндра 20 делается шире, чем ширина шпонка 21, что позволяет с помощью набора прокладок 22, подгоняемых по форме и ширине, обеспечить угловое смещение полого цилиндра относительно вала 18 ротора 2. От продольного смещения цилиндр 20 удерживается стопорящейся гайкой 23. При высокой точности изготовления роторов регулирование зазоров осуществляется применением синхронизирующей зубчатой пары, у которой зубчатый венец имеет возможность углового смещения относительно ступицы, или применением разрезного венца зубчатого колеса, у которого часть зубчатого венца имеет возможность смещаться по углу относительно другой части [1, с. 189]. The design of the machine based on rotors with two screw parts on each rotor should provide for the possibility of regulating the gaps between the turns 4 and the walls of the screw groove 3 during assembly and repair of the machine. An option of this solution is the design of the rotor 2 with an angularly displaceable screw part (Fig. 3), which is performed on the hollow cylinder 20, mounted on the shaft 18 of the rotor 2 with the key 21. The angular displacement is ensured by making the slot 24 in the body of the cylinder 20 wider than the width of the key 21, which allows using a set of gaskets 22, adjustable in shape and width, to provide an angular displacement of the hollow cylinder relative to the shaft 18 of the rotor 2. From the longitudinal displacement, the cylinder 20 is held by a locking nut 23. With high precision manufacturing of the rotor regulation gaps performed using synchronizing gear pair, whose toothing has the possibility of angular displacement relative to the hub, or using a split ring gear wheel, whose toothing part has the ability to shift angularly with respect to the other part [1, p. 189].

Источники информации
1. П. Е. Амосов и др. Винтовые компрессорные машины. Справочник. - Л.: Машиностроение, Ленинград. отделение, 1977.Sources of information
1. P.E. Amosov et al. Screw compressor machines. Directory. - L .: Engineering, Leningrad. Department, 1977.

2. А.К. Михайлов, В.П. Ворошилов. Компрессорные машины. Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1989. 2. A.K. Mikhailov, V.P. Voroshilov. Compressor machines. Textbook for high schools. - M .: Energoatomizdat, 1989.

Claims

A method of changing the volume of the working chambers in volumetric machines, including filling open cavities with gas, forming working chambers from the cavities, changing their volumes by moving one protruding turn of the working chamber relative to another, opening the working chambers and displacing gas from them, characterized in that the volume change of each formed the working chamber and gas transfer in it during growth rotation is carried out between any two adjacent protruding turns, moving in the same direction at different speeds due to different Glov inclination of helical lines, and a change of working chamber volume by the movement of the moving coil of the moving coil relative to the other with a relative velocity less than the natural rate of turn of transported in that direction, and the gas transfer in the working chamber occurs at a rate going back loop.