Результат интеллектуальной деятельности: СИНХРОНИЗИРУЮЩАЯ ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА ПАРОВОЙ ВИНТОВОЙ МАШИНЫ

Изобретение относиться к области энергетического машиностроения, а именно к конструкции паровых винтовых машин и может быть использовано для производства электроэнергии за счет взаимодействия с электрическим генератором.

Известна паровая винтовая машина по патенту РФ №2448273 F04C 18/16, опубл. 20.04.2016, содержащая два ротора с винтовыми зубьями, входящие в зацепление, и связанные между собой зубчатыми косозубыми колесами, образующим синхронизирующую зубчатую передачу. Боковой зазор в зацепление этой передачи не регулируются.

Недостатком этой конструкции является опасность выборки бокового зазора и как следствие появление значительной циркулирующей мощности и заклинивания, что ведет к аварии.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой является синхронизирующая зубчатая передача паровой винтовой машины (см., «Винтовые компрессорные машины. Справочник - Л.: Машиностроение, 1977 г., 265 с., стр. 189, рис. IV.41»), содержащая два ротора, размещенные в рабочей зоне корпуса с витками в виде зубьев, расположенными боковыми зазорами, выполненные заодно с валами, расположенными в подшипниках, хвостовики валов связаны с зубчатым колесом и шестерней.

Недостатком прототипа является невозможность компенсации бокового зазора в передаче, меняющегося в процессе износа рабочих поверхностей зубьев колес в период эксплуатации паровой винтовой машины.

Задачей данного изобретения является снижение аварийности, путем исключения непосредственного контакта рабочих поверхностей витков роторов паровой винтовой машины, которая может стать причиной ее аварии. Тем самым достигается существенное повышение уровня надежности и безопасности.

Указанная задача решается применением в синхронизирующей зубчатой передаче паровой винтовой машины, содержащей два ротора, размещенные в рабочей зоне корпуса с витками в виде зубьев, расположенных по винтовым линиям и образующих зацепление с нормированными боковыми зазорами, выполненного заодно с валами, расположенными в подшипниках. Хвостовики валов связаны с зубчатым колесом и шестерней, выполнена в виде связанной с валом ротора шестерни с косыми зубьями, которые зацеплены с зубьями косозубого колеса, установленного на ступице, жестко связанной с хвостовиком вала другого ротора посредством направляющих. Зубчатое колесо связано с зубчатым компенсатором за счет расположения направляющих в отверстиях колеса компенсатора, а его зубья образуют зацепление с соответствующими зубьями шестерни. Кроме того, на наружных поверхностях названных направляющих установлены цилиндрические пружины сжатия с возможностью воздействия на компенсатор. Шестерня размещена на соответствующем хвостовике вала ротора с возможностью осевого перемещения и посредством винтов связана с гайкой, имеющей осевые отверстия для указанных винтов.

Конструкция зубчатой передачи поясняется чертежами: где на фиг. 1 показан разрез А-А по поперечному сечению паровой винтовой машины; на фиг. 2 изображен вид сверху так же паровой винтовой машины; фиг. 3 показывают зубчатую передачу паровой винтовой машины в разрезе Б-Б по плоскости, проходящей через оси валов. Взаимодействие зубьев зубчатых колес показано в виде развертки цилиндрических поверхностей по делительным окружностям диаметров (d₁, d₂) фиг. 4.

Зубчатая передача паровой винтовой машины обслуживает вращательное движение размещенных в рабочей зоне корпуса (1) паровой винтовой машины, с плитой (2), стенкой (3), подшипниками (4), роторов (5, 6), крышкой (7) с косозубой шестерней (8). Профили выполнены сложными кривыми, соответствующими принятому закону зацепления, обеспечивающему постоянные величины зазоров (б₁ б₂) в любой фазе зацепления. Передача размещена в отсеке, изолированном от рабочей зоны паровой винтовой машины крышкой (7). Роторы (5, 6) выполнены с валами, хвостовики которых используются для установки косозубой шестерни (8) и ступицы (9). На цилиндрической поверхности ступицы (9) размещен зубчатый компенсатор (10), в осевые отверстия которого входят направляющие (11), одновременно входящие в соответствующие отверстия зубчатого колеса (12). На направляющих (11) размещены цилиндрические пружины сжатия (13), имеющие возможность воздействия на компенсатор (10). Зубья колеса (12) и компенсатор (10) входят в зацепление с косозубой шестерней (8). Передача вращающих моментов между косозубой шестерней (8) и ступицей (9) обеспечена соответствующими шпонками (14, 15). Ступица (9) закреплена на валу ротора (6) гайкой (16). Шестерня (8) фиксируется в осевом направлении гайкой (17) и винтом (18), входящими в резьбовые отверстия косозубой шестерни (8).

Работает синхронизирующая зубчатая передача паровой винтовой машины следующим образом: Вращение роторов (5, 6), обеспеченное действием водяного пара, воспринимается посредством шпонок (14, 15) косозубой шестерней (8), колесом (12) и зубчатым компенсатором (10). Пружины (13) воздействуют на компенсатор (10) и смещают его вдоль ступицы (9) и, как показано на фиг. 4, устраняют зазоры в зацеплениях косозубой шестерни (8), колеса (12) слева, компенсатора (10) и шестерни (8) справа, благодаря наличию угла наклона (β) фиг. 4. Осевое смещение (Δ), необходимое для полного устранения зазора (е), соответствуют уравнению:

Δ=е/tgβ

После устранения зазора связь, осуществляемая взаимодействием зубьев косозубой шестерни (8), колеса (12) и компенсатора (10), остается упругой, что исключает возможность заклинивания передачи. Необходимое воздействие пружин определяется величиной полезной окружной силы в зацеплении и ограничено только величинами допускаемых контактных напряжений в указанных зацеплений.

Величина зазоров (б₁, б₂) в зацеплении роторов (5, 6) могут быть обеспечены следующим образом. Вращением гайки (17) устанавливается необходимая величина перемещение шестерни (8) относительно хвостовика роторов (5), затем винтами (18) косозубая шестерня (8) смещается, и, за счет наличия угла β, колесо (12) и компенсатор (10) проворачивают на величину, соответствующую нормированным значениям (б₁, б₂). Затем, винты вывинчивают, гайка (17) доворачивается до упора в торец косозубой шестерни (8) и вновь фиксируется винтами (18).

Таким образом, зубчатая передача паровой винтовой машины надежно обеспечивает величины зазоров (б₁, б₂) в зацеплении зубьев роторов в нормированных пределах и гарантирует отсутствие их непосредственного контакта, что исключает появление циркулирующей мощности, наличие которой приводит к тяжелым авариям.