Спиральная машина


 


Владельцы патента RU 2616894:

Акционерное общество "Вакууммаш" (АО "Вакууммаш") (RU)
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") (RU)

Изобретение относится к области вакуумного машиностроения и компрессоростроения и может быть использовано в спиральных вакуумных насосах, воздушных и холодильных компрессорных машинах. Спиральная машина содержит пару спиральных элементов, каждый из которых включает торцевой диск с выступающей перпендикулярно из него в осевом направлении эвольвентной спиралью, один из спиральных элементов выполнен с возможностью движения с эксцентриситетом е относительно другого, выполненного неподвижным, спиральные элементы в сборе образуют, по крайней мере, пару замкнутых пространств между собой. Эвольвентные спирали выполнены с разными радиусами базовой окружности таким образом, что зазор между внешней стенкой подвижной спирали и внутренней стенкой неподвижной равномерно увеличивается, а между внутренней стенкой подвижной спирали и внешней стенкой неподвижной равномерно уменьшается от центра к периферии. Предлагаемая спиральная машина по сравнению с прототипом обеспечивает снижение остаточного давления минимум в 2 раза. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области вакуумного машиностроения и компрессоростроения и может быть использовано в спиральных вакуумных насосах, воздушных и холодильных компрессорных машинах.

Одной из задач при проектировании спиральных машин является снижение остаточного давления, что может быть достигнуто уменьшением величины радиального зазора между подвижным и неподвижным спиральными элементами. Однако слишком малый зазор может привести к задеванию или заклиниванию спиральных элементов вследствие неточности изготовления, тепловых и силовых деформаций.

Известна спиральная машина, содержащая пару спиральных элементов с выступающими из них спиралями, имеющими постоянную толщину. При этом сумма толщин спиралей постоянная (патент US 4834633, F04C 18/02, B23F 15/06, опубл. 1989). Данная конструкция позволяет устранить задевания спиралей, которые могут возникнуть из-за неточности изготовления. Однако в ней не учитывается изменение зазора, возникшее вследствие тепловых деформаций.

Известна спиральная машина (патент US 6224357, F01C 21/10, F04C 18/02, опубл. 01.05.2001) в которой существует механизм проворота спиралей относительно друг друга, при этом зазор между внешней стенкой подвижной спирали и внутренней стенкой неподвижной увеличивается, а между внутренней стенкой подвижной спирали и внешней стенкой неподвижной уменьшается на одинаковую величину. За счет этого компенсируется тепловое расширение спиралей. Однако в центре тепловое расширение ниже, чем на периферии, поэтому в центральной части спирали образуются большие зазоры, что вызывает увеличение обратных перетеканий и потери производительности.

В качестве прототипа выбрана спиральная машина (патент US 6345967, F04C 18/02, опубл. 12.02.2002), содержащая подвижный спиральный элемент, имеющий торцевую пластину с выступающей перпендикулярно из нее в осевом направлении спиралью, имеющей возможность движения без проворота вокруг своей оси; неподвижный спиральный элемент, имеющий торцевую пластину со спиралью на торце, таким образом, что движение в осевом направлении ограничено; кривошипно-шатунный механизм с фиксированным эксцентриситетом, придающий орбитальное движение подвижному спиральному элементу, при котором происходит уменьшение или расширение объема, образованного витками подвижного и неподвижного спиральных элементов; зазоры между боковыми поверхностями, образованными витками спиралей сформированы так, чтобы в центральной части спиралей быть меньше, чем в периферийной части.

Недостатком прототипа является относительно высокое остаточное давление. При работе машины вследствие различных условий охлаждения температура подвижного спирального элемента будет выше, чем у неподвижного. Поэтому при тепловом расширении уменьшение зазора между внешней стенкой подвижной спирали и внутренней стенкой неподвижной компенсируется конструкцией прототипа, а зазор между внутренней стенкой подвижной спирали и внешней стенкой неподвижной спирали увеличивается, что приведет к повышению остаточного давления.

Задачей изобретения является снижение остаточного давления за счет изменения величин зазоров с учетом теплового расширения спиралей.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в спиральной машине, содержащей пару спиральных элементов, каждый из которых включает торцевой диск с выступающей перпендикулярно из него в осевом направлении эвольвентной спиралью, один из спиральных элементов выполнен с возможностью движения с эксцентриситетом е относительно другого, выполненного неподвижным, спиральные элементы в сборе образуют, по крайней мере, пару замкнутых пространств между собой, зазор между внешней стенкой подвижной спирали и внутренней стенкой неподвижной сформирован так, чтобы в центральной части спирали быть меньше, чем в периферийной части, согласно изобретению эвольвентные спирали выполнены с разными радиусами базовой окружности таким образом, что зазор между внешней стенкой подвижной спирали и внутренней стенкой неподвижной равномерно увеличивается, а между внутренней стенкой подвижной спирали и внешней стенкой неподвижной равномерно уменьшается от центра к периферии.

Техническим результатом является снижение остаточного давления минимум в 2 раза.

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.

На фиг. 1 показана схема предлагаемой спиральной машины, в которой неподвижный спиральный элемент составляет с корпусом единое целое.

На фиг. 2 показаны спирали подвижного и неподвижного спирального элемента, собранные с нулевым эксцентриситетом вала.

Спиральная машина содержит неподвижный спиральный элемент, составляющий с корпусом единое целое 1 (фиг. 1). Подвижный спиральный элемент 2 состоит из торцевого диска и спирали. Свободными концами спирали вставлены одна в другую. На торцах спиралей расположены торцевые уплотнители 3, которые практически упираются в поверхности торцевых дисков ответных спиральных элементов, снижая тем самым обратные перетекания через торцевой зазор. В качестве базовой кривой спиралей используется эвольвента. Подвижный спиральный элемент насажен на эксцентриковый вал 4 и совершает орбитальное движение относительно неподвижной спирали. Для устранения дисбаланса на эксцентриковом валу также размещен балансир 5.

В корпусе со стороны подвижного спирального элемента 2 установлено противоповоротное устройство 6 для предотвращения поворота подвижного спирального элемента 2 относительно его геометрической оси. В верхней части корпуса в секторе между концами спиралей расположен всасывающий патрубок 7, а в центре цилиндрической расточки корпуса выполнено отверстие нагнетания 8.

Спиральная машина работает следующим образом. Всасывание осуществляется через патрубок 7. При орбитальном движении подвижного спирального элемента 2 относительно неподвижной спирали (корпуса) 1 между спиралями образуются две замкнутые полости. Сжатие и перемещение газа со стороны всасывания в сторону нагнетания происходит благодаря уменьшению объемов замкнутых полостей. В определенный момент происходит объединение замкнутых полостей друг с другом и вытеснение сжимаемой среды через отверстие нагнетания 8.

Подвод тепла к спиральным элементам осуществляется от сжимаемого газа, трения в подшипниках 9 и торцевых уплотнениях 3. При этом с тыльной стороны торцевого диска неподвижного спирального элемента, являющегося частью корпуса 1, осуществляется интенсивный теплоотвод за счет обдува. В то же время подвижный спиральный элемент 2 изолирован от внешней среды и теплоотвод от него ограничен, особенно в условиях низкого давления за счет снижения коэффициента теплопроводности. При продолжительной работе температура подвижного спирального элемента становится выше, чем неподвижного. Поэтому величина теплового расширения подвижного спирального элемента будет больше, чем неподвижного, при этом в центре спиралей величина теплового расширения будет меньше, чем на периферии (см. фиг. 2, где подвижная спираль до нагрева показана жирной линией, после нагрева - тонкой линией). Отсюда следует, что зазор δ1 между внешней стенкой 10 подвижной спирали и внутренней стенкой неподвижной спирали будет равномерно уменьшаться от центра к периферии, а зазор δ2 между внутренней стенкой 11 подвижной спирали и внешней стенкой неподвижной спирали будет равномерно увеличиваться. Это компенсируется тем, что в предлагаемой спиральной машине эвольвентные спирали выполнены с разными радиусами базовой окружности таким образом, что зазор между внешней стенкой подвижной спирали и внутренней стенкой неподвижной равномерно увеличивается, а между внутренней стенкой подвижной спирали и внешней стенкой неподвижной равномерно уменьшается от центра к периферии.

В прототипе не учитывается различие в температурах подвижного и неподвижного спиральных элементов. Величины обоих зазоров увеличиваются от центральной части спиралей к периферийной. В процессе работы машины из-за разности температур спиралей это приведет к еще большему росту зазора между внутренней стенкой подвижной спирали и внешней стенкой неподвижной на периферии, следовательно, к потерям производительности и росту остаточного давления. В предложенной конструкции происходит уменьшение этого зазора, поэтому при работе машины вследствие нагрева величина зазора периферии становится равной величине зазора в центре и роста остаточного давления не происходит.

В предлагаемой конструкции зазоры изменяются равномерно от центра к периферии, что увеличивает плавность хода машины и упрощает изготовление спиральных элементов.

При работе машины происходит орбитальное движение подвижной спирали относительно неподвижной с эксцентриситетом е. При этом не должно происходить задевания спиралей. Тепловые деформации спиральных элементов можно выразить формулой ΔR=Rα(ΔT), где R - расстояние от центра спирали до произвольной точки на спирали, α - коэффициент линейного расширения материала, ΔT - величина изменения температуры спиральных элементов. При использовании материалов с высоким коэффициентом теплопроводности температуру элементов можно считать постоянной по всей спирали. Тогда изменение зазора между внешней стенкой подвижной спирали и внутренней стенкой неподвижной спирали можно вычислить по формуле Δδ=Rα(ΔTS-ΔTR), где ΔTS и ΔTR - величина изменения температуры неподвижной и подвижной спиралей соответственно. Для того чтобы избежать задевания спиралей при тепловой деформации, величина зазора δ1 между внешней стенкой подвижной спирали и внутренней стенкой неподвижной спирали не должна быть меньше Rα(ΔTS-ΔTR)+δ0, где δ0 - величина зазора в центре спирали. Величина зазора δ2 между внутренней стенкой подвижной спирали и внешней стенкой неподвижной спирали не должна быть меньше 0,6 δ0, чтобы не происходило задеваний в начале работы машины, когда температуры спиралей близки.

Таким образом, предлагаемая спиральная машина по сравнению с прототипом обеспечивает снижение остаточного давления минимум в 2 раза.

1. Спиральная машина, содержащая пару спиральных элементов, каждый из которых включает торцевой диск с выступающей перпендикулярно из него в осевом направлении эвольвентной спиралью, один из спиральных элементов выполнен с возможностью движения с эксцентриситетом е относительно другого, выполненного неподвижным, спиральные элементы в сборе образуют, по крайней мере, пару замкнутых пространств между собой, зазор между внешней стенкой подвижной спирали и внутренней стенкой неподвижной сформирован так, чтобы в центральной части спирали быть меньше, чем в периферийной части, отличающаяся тем, что эвольвентные спирали выполнены с разными радиусами базовой окружности таким образом, что зазор между внешней стенкой подвижной спирали и внутренней стенкой неподвижной равномерно увеличивается, а между внутренней стенкой подвижной спирали и внешней стенкой неподвижной равномерно уменьшается от центра к периферии.

2. Спиральная машина по п. 1, отличающаяся тем, что величина зазора между внешней стенкой подвижной спирали и внутренней стенкой неподвижной спирали не менее Rα(ΔTS-ΔTR)+δ0, а величина зазора между внутренней стенкой подвижной спирали и внешней стенкой неподвижной спирали не менее 0,6δ0, где R - расстояние от центра спирали до произвольной точки на спирали, α - коэффициент линейного расширения материала, ΔTS и ΔTR - величина изменения температуры неподвижной и подвижной спиралей соответственно, δ0 - величина зазора в центре спирали.



 

Похожие патенты:

Водопотребляющий бытовой прибор (1), в частности прибор (1) для обработки белья, включает в себя устройство (2) генерации тумана. Устройство (2) генерации тумана содержит резервуар (20) для жидкости и генератор (32) ультразвука.

Изобретение относится к стиральной машине (1) с барабаном (2), установленным с возможностью вращения в баке (3) для стирального раствора и предназначенным для размещения в нем подлежащих обработке стираемых предметов (7), содержащей систему (8, 10) подачи воды, устройство (12) управления, резервуар (29) для воды и генератор (18, 22) водяных капель, причем генератор (18, 22) водяных капель содержит ультразвуковой распылитель (18), расположенный в резервуаре (29) для воды.

Стиральная машина (1) для белья, содержащая внешний корпус (2), снабженный передней стенкой (2а), двумя боковыми стенками (2b), задней стенкой (2с) и верхней стенкой (2d), стиральный бак (3), расположенный внутри корпуса (2) и обращенный непосредственно к загрузочному/разгрузочному отверстию для белья, выполненному в передней стенке (2а) корпуса (2); вращающийся барабан, расположенный с возможностью осевого вращения внутри стирального бака (3) и предназначенный для приема белья, подлежащего стирке; дозатор (9) стирального средства, расположенный внутри корпуса (2) между стиральным баком (3) и верхней стенкой (2d) корпуса (2) и предназначенный для подачи в стиральный бак (3) стирального средства, агента для смягчения воды и/или другого стирального агента, смешанного с чистой водой, поступающей из водопроводной сети; и устройство (11) для смягчения воды, которое содержит смягчающие воду агенты для снижения степени жесткости воды, подаваемой в стиральный бак (3); и резервуар (21) для регенерирующего агента, расположенный внутри корпуса (2) и предназначенный для вмещения соли или другого регенерирующего агента для осуществления регенерации смягчающих воду агентов; причем дозатор (9) стирального средства имеет первое впускное отверстие (13а), открытое или имеющее возможность открываться наружу, на передней стенке (2а) корпуса (2); при этом резервуар (21) для регенерирующего агента расположен внутри корпуса (2) между дозатором (9) стирального средства и одной из боковых стенок (2b) корпуса (2) и имеет независимое второе впускное отверстие (33а), которое является открытым или имеет возможность открываться наружу относительно корпуса (2).

Раскрыто устройство для обработки белья. Устройство для обработки белья включает в себя кожух, содержащий переднюю панель, имеющую загрузочное отверстие, приемное устройство для белья, расположенное в кожухе, для вмещения белья, загружаемого через загрузочное отверстие, дверь для открытия и закрытия загрузочного отверстия, первый шарнир, содержащий первый вал, расположенный на одном из кожуха и двери, для образования первой оси поворота двери и приемный элемент для первого вала, расположенный на другом из кожуха и двери, для вмещения первого вала, второй шарнир, содержащий второй вал, соединенный с дверью, для образования первой оси поворота вместе с первым валом и третий вал для закрепления с возможностью поворота второго вала на кожухе, причем третий вал образует вторую ось поворота двери, третий шарнир, содержащий четвертый вал, расположенный на одном из кожуха и двери, для образования второй оси поворота вместе с третьим валом и приемный элемент для четвертого вала, расположенный на другом из кожуха и двери, для вмещения четвертого вала, первый переключающий элемент, расположенный в двери с возможностью возвратно-поступательного движения для открытия и закрытия приемного элемента для первого вала, причем первый переключающий элемент имеет один конец, выступающий в приемный элемент для первого вала, и второй переключающий элемент, расположенный в двери с возможностью возвратно-поступательного движения, для открытия и закрытия приемного элемента для четвертого вала, причем второй переключающий элемент закрывает приемный элемент для четвертого вала, когда первый переключающий элемент перемещается в направлении, в котором открывается приемный элемент для первого вала.

Изобретение относится к бытовому прибору (10), в частности стиральной или сушильной машине (10), содержащему корпус (11), имеющий, по меньшей мере, одну панель (12), колебательный узел, размещенный в этом корпусе (11), и, по меньшей мере, одно соединительное отверстие (13), расположенное на указанной панели (12), через которое проходит крепежный стержень (20), крепящийся к упомянутому колебательному узлу во время транспортировки.

Изобретение относится к способу полоскания белья с кондиционирующим средством в стиральной машине с контроллером, предназначенным для управления выполнением программы, барабаном, установленным с возможностью вращения в баке для стирального раствора и содержащим белье, системой подачи воды, резервуаром для кондиционирующего средства, системой отведения стирального раствора, расположенной в нижней части бака для стирального раствора и содержащей насос, и приводным двигателем барабана, причем цикл полоскания белья с кондиционирующим средством содержит этапы (a)-(e), на которых: (а) первую жидкость, не содержащую кондиционирующее средство, вводят в барабан в количестве M1; (b) выполняют полоскание белья; (с) после этого часть M2<M1 первой жидкости откачивают; (d) вторую жидкость, содержащую кондиционирующее средство, подают из резервуара для кондиционирующего средства в барабан; и (е) осуществляют полоскание белья с кондиционирующим средством.

Изобретение относится к бытовому прибору с сенсорным устройством управления и индикации, который содержит индикатор для отображения рабочей информации и светопроницаемый несущий элемент, на котором расположен по меньшей мере один емкостной сенсорный электрод, являющийся частью сенсорного конденсатора и расположенный с наложением на индикатор и на чувствительную к прикосновениям рабочую поверхность устройства управления и индикации, причем по меньшей мере один сенсорный электрод изготовлен из прозрачного и электропроводящего лака и/или клея, содержащего углеродные нанотрубки.

Настоящее изобретение относится к устройству (1) для обработки белья, включающему в себя кожух (10), имеющий отверстие (110) для белья, образованное в нем, дверь (20), установленную на кожухе (10) для открытия/закрытия отверстия (110) для белья, и панель (30) управления, расположенную на кожухе (10), причем панель (30) управления включает в себя корпус (310) панели управления, выступающий вперед от передней пластины (105), и передняя сторона корпуса (310) панели управления наклонена для обращения вверх, таким образом, позволяя повысить использование внутреннего объема кожуха (10), позволяя пользователю легко видеть отображаемую информацию на панели управления и легко управлять панелью (30) управления.

Способ загрузки моющей жидкости в стиральную машину, содержащую стиральное отделение, вмещающее вращающийся барабан. Способ содержит этап осуществления первого повторяющегося процесса, содержащего следующую временную последовательность по меньшей мере следующих этапов: загрузка моющей жидкости в барабан таким образом, что белье внутри барабана по меньшей мере частично впитывает загруженную в барабан моющую жидкость, причем загруженная в барабан и не впитанная бельем моющая жидкость, при наличии таковой, протекает сквозь указанное по меньшей мере одно отверстие в перфорированной боковой стенке в область стирального отделения снаружи барабана; проверка, посредством датчика уровня, выполнения первого условия, в соответствии с которым в результате вытекания из барабана не впитанной бельем жидкости в стиральном отделении имеется заранее заданное увеличение уровня жидкости по сравнению с заранее заданным контрольным уровнем; причем при отрицательном результате указанной проверки первый процесс повторяют до тех пор, пока не получат положительный результат указанной проверки.

Изобретение относится к стиральной машине с баком (1) для моющего раствора, барабаном (2) для белья, системой (8, 9) подвода воды, насосом (16) для моющего раствора, устройством (12) программного управления и по меньшей мере одним фильтрующим устройством (17, 29, 30), причем по меньшей мере одно фильтрующее устройство (17, 29, 30) расположено между баком (1) для моющего раствора и подводом (10) к баку (1) для моющего раствора, и стиральная машина выполнена таким образом, что обеспечена по меньшей мере временная фильтрация водосодержащей жидкости (6), имеющейся в баке (1) для моющего раствора, во время операции обработки белья с прохождением ее через по меньшей мере одно фильтрующее устройство (17, 29, 30) и возвратом в бак (1) для моющего раствора, причем предусмотрены по меньшей мере два фильтрующих устройства (17, 29, 30) с разным средним размером пор.
Наверх