Вверх

малая энергетика больших возможностей
Паровые винтовые машины объемного расширения

Основными деталями винтовой машины являются винты, корпус, подшипники, уплотнения и шестерни, связывающие валы винтов (рис. 1) [7].

Винты постоянного сечения помещаются в цилиндрических расточках корпуса. Расточки пересекаются между собой, образуя в поперечном сечении фигуру в виде восьмерки.

Витки (нитки) винта, в дальнейшем именуемые зубьями, в сече­нии плоскостью, перпендикулярной оси винта (в сечении торцовой плоскостью), очерчены специальными кривыми, образующими про­филь зубьев. Профиль подбирается таким образом, чтобы при взаим­ном соприкосновении винтов их зубья образовывали теоретически беззазорное сопряжение. В свою очередь вершины зубьев, при вра­щении винтов описывающие цилиндрическую поверхность, обра­зуют с расточками корпуса также теоретически беззазориое сопря­жение.

Необходимо сразу же оговориться, что практически и в том и в дру­гом случае имеются малые, безопасные для движения винтов зазоры.

Для сохранения двухсторонних боковых зазоров между зубьями винтов их валы соединяются шестернями, исключающими возмож­ность взаимного касания винтов. Сохранение зазоров между винтами и корпусом в радиальном и осевом направлениях обеспечивается опорными и упорными подшипниками.

Клапаны или другие какие-либо распределительные органы у винтового агрегата отсутствуют. Он не имеет также частей, совершающих возвратно-поступательное движение.

На рис. 1 и 2 показаны схематические разрезы винтовой машины. В корпусе 1, состоящем из нескольких частей, имеются распо­ложенные по диагонали патрубки.

Взаимно пересекающиеся цилиндрические расточки корпуса, предназначенные для винтов, образуют одно общее пространство, которое с одного торца сообщается посредством окна впуска с патрубком или камерой впуска, с другого – посредством, окна выпуска с патрубком или камерой выпуска.

Число винтов в винтовых машинах равно двум. Один из них 2, ведущий, присоединяемый к генератору (насосу, дымососу и т.д.), имеет выпуклые и широкие зубья; другой 3 – ведомый – вог­нутые и узкие. Крутящий момент передается только винтом, поэтому шестерни, связывающие винты, почти полностью разгружаются от передачи усилий.

Сидящие на валах винтов шестерни 6, синхронизирующие дви­жение винтов, получили наименова­ние шестерен связи.

На валах роторов могут находиться также другие детали, например маслоотбойные кольца, гребни упорных подшип­ников, элементы уплотнения, втулки и т. п.

В качестве опорных подшипников 4 применяются подшипники качения (рис. 1) или скольжения (рис. 2).

Осевые усилия, действующие на роторы, воспринимаются упор­ными подшипниками 5, которые иногда совмещаются с опорными.

В непосредственной близости от винтов на валах размещаются уплотнения 7.

При работе расширителя насыщенный водяной пар поступает во впускную камеру и через впускное окно заполняет впадины винтов роторов. Характерной особенностью профилей винтов, применяемых в винтовом машиностроении, является то, что отдельные участки поверхности винтов подвержены различным давлениям. Пар, попадая в полость винтов и воздействуя на эти поверхности, создаёт на роторах механический крутящий момент, передаваемый приводимому в движение агрегату. При вращении роторов часть впадин, заполненных паром, отсекаются от впускного окна. Пар при дальнейшем вращении винтов расширяется по мере увеличения объёма парной полости, совершая механическую работу. Объём парных полостей, достигнув максимума, соединяется с выпускным окном, и через выпускной патрубок поступает в трубопровод низкого давления и используется далее для теплотехнических нужд потребителя

При расширении пара его температура понижается и возможно образование конденсата, который благодаря конструктивным особенностям винтового расширителя не оказывает на последний отрицательного воздействия.

Конструкция винтовой машины и ее основные детали. Наиболее общей чертой конструкций винтовых машин является наличие двух винтов (двухвальность), хотя принципиально возможны конструкции с тремя и более валами (рис. 3).

В многовальиых (трехвальных и более) схемах винтовых машин эффективность использования средних (внутренних) винтов мала. В то же время конструктивные и технологические трудности значительны. Надо полагать, этими причинами и объясняется отсут­ствие в промышленности реально выполненных винтовых машин по трехвальной схеме.

Многовальные винтовые машины могут отличаться друг от друга схемой расположения в корпусе окон впуска и выпуска. Но геометрия винтов и их конструкция не зависят от числа валов. В дальнейшем мы будем рассматривать кон­струкции винтовых машин с двумя валами, которые практи­чески только и применяются.

В двухвальных схемах винтовых машин оси валов парал­лельны, винты – цилиндрические с постоянным шагом. Это озна­чает, что сечения каждого винта торцовыми плоскостями идентичны и отличаются между собой лишь тем, что повернуты относительно друг друга на некоторый угол.

Рассмотрим устройство отдельных деталей винтовых машин.

Корпусы винтовых машин, как правило, литые, но они могут быть изготовлены и сварными. Материалом для литых корпусов служит серый чугун средних марок или модифицированный чугун; стальное литье типа Л-25; сплавы алюминия типа Л-2 для винтовых машин транспортных установок, где снижение веса имеет существенное значение.

Корпус винтовой машины обычно имеет несколько разъемов: про­дольный – в плоскости продольных осей и один или два поперечных – в плоскостях, совпадающих с торцами винтов.

Как показывает опыт, корпус винтовой машины, несмотря на жесткость фланцев и поперечных ребер, при наличии продольного разъема может деформироваться. В таких случаях между осями винтов ста­вят стяжные болты. Одним из способов борьбы с деформацией кор­пуса является отказ от продольного разъема корпуса. При этом достигается некоторая экономия в весе и в трудоемкости обработки корпуса.

Обязательным является поперечный разъем в плоскости торца впуска.

При наличии всех трех разъемов – продольного и двух попе­речных – открывается свободный доступ ко всем деталям агрегата при сборке и разборке, облегчается установка и регулировка зазоров между винтами, корпусом и т, п. Применение такого числа разъемов, особенно для средних и крупных машин, вполне себя оправдывает.

Роторы винтовой машины вращаются вокруг параллельных осей. Они состоят из валов, винтов и других деталей, насаженных на валы. Главной частью каждого ротора является винт. Винты изготовляются заодно с валами или насаживаются на них. Насадные винты применяются преимущественно в случае изготовления их из дюраля, чугуна или других материалов при стальных валах. Иногда винты выполняются пустотелыми, с глухим креплением в них хвостовиков валов. Фланцы последних скрепляются с винтами гужонами или обваркой по периметру.

Шестерни связи выполняются из стали средней твер­дости. Они передают весьма небольшую долю общего крутящего момента винтовой машины.

Подшипники винтовых машин ха­рактеризуются прежде всего высокими окружными скоростями. Для малогабаритных и маломощных винтовых машин, как правило, удается подобрать каталожные подшипники качения. Применение подшипников качения в винтовых машинах упро­щает и удешевляет конструкцию всей машины. Упорные подшипники применяются двусторонние ввиду возможности появления осевых сил обратного направления. Это может произойти в момент пуска или при работе агрегата.

Фиксирующий пункт роторов по отношению к корпусу целесооб­разно устраивать на стороне выпуска, так как в этом случае тор­цовый зазор между винтами и корпусом со стороны впуска может быть выдержан минимальным.

Второй опорный подшипник должен хорошо воспринимать ради­альные силы и не должен препятствовать осевому перемещению ротора. Этим условиям отвечает роликовый подшипник со свободным осевым смещением.

Смазка подшипников качения в винтовых машинах осуще­ствляется двумя способами: 1) заливом масла или набивкой консис­тентной смазки с периодической се заменой – у тихоходных и маломощных машин; 2)принудительной непрерывной смазкой элемен­тов качения хорошо распыленной струей масла. При этом некоторая часть масла, минуя подшипники, должна подаваться для охлажде­ния винтовой машины.

Установка подшипников качения в винтовой машине имеет еще одно преимущество перед применением опор скольжения: они обеспечи­вают большую стабильность величины рабочих зазоров между вин­тами.

Винтовые машины средней и большой мощности имеют значительные  по величине опорные реакции.В этом случае, учитывая высокие обороты роторов, уже нет возмож­ности подобрать подшипники качения, что заставляет применять подшипники скользящего трения.

Подшипники скольжения требуют принудительной подачи масла для смазки и охлаждения. В некоторых конструкциях предусматривается для этого установка масляного насоса со специальным приводом.

Применение подшипников скольжения требует учета явления всплытия и раздвижки роторов при образовании масляного клина. Сам по себе расчет этот несложен. Трудность заключается в том, что с изменением числа оборотов и вязкости масла смещение оси ротора от геометрического центра вращения будет значительно изменяться (от нуля до какой-то конечной величины).

В конструкции узлов опорных подшипников особое внимание обращается на обеспечение хорошего подвода смазки и достаточно свободного его отвода от подшипников, а также на защиту от проникновения масла по валу на винты со стороны впуска.

Концевые уплотнения валов предназначены воспрепятствовать подсосу масла вдоль валов к винтам в слу­чае разрежения в камере выпуска и пропуску рабочего тела наружу вдоль валов со стороны впуска. Наряду с уплотнениями угольного типа, лабиринтового, манжетного и смешанного типов применяются также специальные металло-керамиковые уплотнения сальникового типа и т.п.

Трудность уплотнения валов винтовой машины состоит в том, что приходится уплотнять два вала. Величина протечек при лабиринтовых уплотнениях составляет 3-4% от общего расхода рабочего тела. При контактных и специальных уплотнениях протечки снижаются до 1,0-0,5 % и ниже.

Угольные уплотнения обычного типа, состоящие из графитовых колец, разрезанных на три сегмента, не могут обеспечить хорошее уплотнение валов. Поэтому в некоторых случаях устанавливают неразрезные графитовые кольца с весьма малым зазором на гладком валу. Для уплотнения торцов угольные кольца прижимаются к обоймам специальными пружи­нами.

Лабиринтовые уплотнения, в самом принципе работы которых заложены потери рабочего тела в виде протечек, применительно к винтовым машинам нуждаются в усовершенствовании для уменьшения этих потерь. Вместе с тем лабиринтовые уплотнения надежны в экс­плуатации.

 
 
 

Выставка в Хабаровске

06.08.2014

Наша Компания готовится к участию в ХVI универсальной выставке-ярмарке «Межрегиональная Приамурская торгово-промышленная ярмарка - 2014» в городе Хабаровске

Российско-китайское сотрудничество

01.08.2014

Наша Компания по запросу Министерства экономического развития Российской Федерации приняла участие в формировании портфеля проектов Российско-Китайского инвестиционного сотрудничества.

Получение патента на разработку

01.11.2012

Нашей Компанией получен ещё один патент на разработку «Паровая винтовая машина».

Подробнее...
 
 
 
Компания «Эко-Энергетика» © 2005-2017 г. Все права защищены.