savremeni razvoj konstrukcije i proizvodnje vij^anih kompresora ...

More documents

Recommendations

Info

$odre\ivanje napona u materijalu primjenom polarizacije$

Ma{instvo 2(3), 63 - 78, (1999) N.Sto{i},...: SAVREMENI RAZVOJ KONSTRUKCIJE... teoriji zup~anika. Me|utim, naàlost, na prikazani na~in dobiveni profil, iako baziran na odli~nim osnovama nema velik komercijalni zna~aj zbog vrlo slabog zaptivanja. [16] i [18] daju ne{to vi{e detalja o profilisanju i kontroli proizvodnje. [21], [22] i [54] su tipi~ni primjeri uspje{nog akademskog istraìvanja primjenjenog na stvarno inènjerstvo. [38] i [39] se mogu nazvati primjerom prakti~ne primjene preciznog inènjerskog rada. Londonska kompresorska konferencija, iako ne tako u~estala, dala je nekoliko vrlo interesantnih ~lanaka kao {to je, na primjer [10]. Mnoge referentne knjige o zup~anicima su korisna polazna osnova za profilisanje rotora vij~anog kompresora, ali je ve~ina od njih ograni~ena na klasi~e uslove sprezanja zup~anika. Kao primjer se moè ista}i klasi~na knjiga [7]. Knjiga [25] se moè smatrati izuzetkom od ovog pravila jer daje teoriju sprezanja zup~anika koja se direktno moè primijeniti i na profilisanje rotora vij~anog kompresora. 3 SAVREMENI RAZVOJ VIJÂNOG KOMPRESORA Efikasan rad vij~anog kompresora uglavnom zavisi od pravilne konstrukcije njegovih rotora. Dodatno se kao uslov za uspje{nu konstrukciju razli~itih vrsta kompresora postavlja i sposobnost da se radne karakteristike mogu precizno predvidjeti u slu~aju da se promijeni bilo koji parametar kao {to je na primjer zazor, oblik profila rotora, pozicija i koli~ina ubrizganog ulja ili nekog drugog fluida u radni prostor, pre~nik i proporcija rotora i brzina obrtanja. Danas, kad su zazori u kompresoru mali, unutra{nje curenje koje ima veliki uticaj na efikasnost sve vi{e zavisi od duìne linije dodira rotora, tako da kao mogu}nost za pobolj{anje kompresora ostaje jo{ samo bolje profilisanje rotora. Tako se posebna pa`nja posve}uje unapredjenju karakteristika rotora da se, {to je god vi{e mogu}e, pove}a unutra{nji protok kompresora a da se linija dodira izmedju rotora smanji, te da se istovremeno unutra{nje trenje usljed relativnog klizanja dodirnih povr{ina rotora u~ini {to je mogu}e manjim. Mada na prvi pogled izgleda da je u profilisanju rotora dosad u~injeno sve {to je bilo mogu}e, to je daleko od istine. U stvari, ima jo{ mnogo prostora za zna~ajna pobolj{anja. îni se da na~in profilisanja koji kao polaznu osnovu uzima zup~asti {tap, ima najvi{e izgleda da postigne najbolje rezultate jer se njime mogu dobiti ja~i i lak{i rotori sa ve}om dobavom i manjim kontaktnim naponima. Ovo posljednje omogu}ava da se u radni prostor kompreora ubrizgava fluid niè viskoznosti. Kori{tenjem metoda vi{eparametarske optimizacije dobivaju se sve bolje oblikovani otvori na ku~i{tu vij~anog kompresora. Time se smanjuju gubici na cal examples of successful university research applied to solve real engineering problems. [38] and [39] may be regarded as examples of fine engineering work. Although relatively infrequent, the London compressor conferences included some interesting papers, such as [10]. Many reference textbooks on gears give a useful background to screw rotor profiling. However all of them are limited to the classical gear conjugate action condition. One example of this is [7]. [25] is an exception to this practice which contains gear theory directly applicable to screw compressor profiling. 3 RECENT DEVELOPMENTS The efficient operation of screw compressors is mainly dependent on proper rotor design. An additional and important requirement for the successful design of all types of compressor is the ability to predict accurately the effects on performance of the change in any design parameter such as clearance, rotor profile shape, oil or fluid injection position and rate, rotor diameter and proportions and speed. Now that tight clearances are achievable, internal compressor leakage rates become small. Hence, further improvements are only possible by the introduction of more refined design principles. The main requirement is to improve the rotor profiles so that the internal flow area through the compressor is maximised while the leakage path is minimised and internal friction due to relative motion between the contacting rotor surfaces is made as small as possible. Although rotor profiling procedures may appear to be fully defined, substantial improvements are still possible. The most promising approach for this seems to be through rack profile generation which gives stronger but lighter rotors with higher throughput and lower contact stress. The latter enables fluids with lower viscosity than oil to be used for lubrication. Rotor housings with better shaped ports can be designed using multivariable optimization techniques. Flow losses may thereby be reduced permitting higher rotor speeds and hence more effective compressors. - 68 -
Ma{instvo 2(3), 63 - 78, (1999) N.Sto{i},..: SAVREMENI RAZVOJ KONSTRUKCIJE... usisu i na izlazu {to omogu}ava pove}anje broja obrtaja kompresora, a time se direktno pove~ava i njegova efektivnost. Zna~ajni uspjesi su u nekoliko zadnjih godina postignuti i u razvoju leàjeva za kompresore, ~ime je omogu}eno podmazivanje kompresora fluidom viskoznosti manje nego kod obi~no kori{tenih ulja. Zaptiva~i su, takodjer, mnogo efikasniji nego ranije. Sve ovo je dalo dobru osnovu za efikasniji rad kompresora. 3.1 Profili rotora Naj~e{}e kori{ten metod generacije profila rotora vij~anog kompresora je da se defini{e primarni profil na jednom od rotora a da se nakon toga traè odgovaraju}e krive na drugom rotoru primjenom razli~itih uslova sprezanja. Na osnovnom rotoru je mogu}e definisati bilo koju krivu liniju ali je tradicionalno naj~e{}e kori{tena kriva upravo kru`nica. Bilo koja kru`nica sa centrom na podionom krugu generisa}e sli~nu kru`nicu na drugom rotoru. Ista situacija se dobije ako je centar kru`nice u osi rotora. Kru`nice sa centrom van podionog kruga na isti na~in kao i ostale krive: elipsa, parabola ili hiperbola proizve{}e na drugom rotoru neku generisanu krivu, koja se naziva trohoida. Sli~no tome, ta~ka koja je fiksirana na jednom rotoru generisa}e epi- ili hipocikloidu na drugom rotoru. Sva vje{tina profilisanja rotora se decenijama svodila na pravilan izbor primarnih krivih na jednom rotoru koje }e omogu}iti izvo|enje odgovaraju}eg profila na drugom rotoru. Kru`ni simetri~ni profil se sastoji samo od kru`nica, dok se Lysholmov profil, osim od kru`nica postavljenih u centar podionog kruga, sastoji od sistema cikloida na strani visokog pritiska ~ime je dobiven prvi asimetri~ni profil rotora vij~anog kompresora. Za asimetri~ni SRM profil je prvi put iskori{tena ekscentri~na kru`nica na strani niskog pritiska na vo|enom rotoru dok je na SKBK profilu isto ura|eno na vode}em rotoru. U oba slu~aja su izvedene krive analiti~ki definisane kao epi- ili hipocikloide. SRM "D" profil se sastoji samo od kru`nica od kojih su neke sasvim male, ali su sve ekscentri~no postavljene na vode}em ili vo|enom rotoru. Svi patenti koji slijede nakon toga baziraju se na definisanju jednog od rotora i izvo|enju drugog, i svi su, vjerovatno, bazirani na klasi~nom sprezanju zup~anika ili na nekim sli~nim uslovima. Tek u posljednje vrijeme kru`nice su postepeno zamjenjuju nekim drugim krivuljama kao {to su: elipsa kod FuSheng profila [24], parabola na Compair [19] i Hitachi profilima i hiperbola na "hyper" profilu [8]. îni se da je hiperbola na posljednjem profilu odgovaraju}a zamjena za ostale krive, jer daje najbolji odnos dobave rotora i duìne linije zaptivanja. 3.1 Rotor Profiles The normal procedure used to generate rotor profiles is to create primary profile curves on one rotor and, by use of an appropriate conjugate criterion, a corresponding secondary profile curve on the other. Any curve can be used as the primary one, but traditionally a circle is the most comon. All circles with their centres on the pitch circle generate a similar circle on the other rotor. This is also true if the circle centres are at the rotor axes. Circles with centres not on the pitch circle and other curves, like ellipses, parabolae and hyperbolae require more elaborate curves to be generated, on the other rotor which are described as trochoids. Similarly, points located on one rotor will cut epior hypocycloids on the other rotor. For decades, the skill required to produce rotors was limited to the ability to choose a primary arc which would permit the derivation of an appropriate secondary profile. The symmetric circular profile consist of circles only. Apart from the use of pitch circle centred circles, Lysholm introduced a set of cycloids on the high pressure side to form the first asymmetric screw rotor profile. Later the SKBK profile used the same curves. The SRM asymmetric profile employs an eccentric circle on the low pressure side of the gate rotor. In all these cases the curves evolved analytically from them were epi- or hypocycloids. The SRM "D" profile consists exclusively of circles, almost all of them eccentrically positioned on the main or gate rotor. All patents which followed, specify primary curves on one rotor and secondary generated curves on the other rotor. All are probably derived from classical gear contact theory or a similar alternative criterion. More recently, circles have gradually been replaced by other curves such as ellipsae in the FuSheng profiles [24], parabolae in the Compair [19] and Hitachi [20] profiles and hyperbolae in the 'Hyper' [8] profile. Replacing the circle by a hyperbola in the latest profile, seems to give the best ratio of rotor displacement to sealing line length. Another method of rotor profile generation is to consider imaginary, or 'nonphysical' rotors. Since all gearing equations are independent of the coordinate system in which they are expressed, it is possible to define primary arcs as given curves using a coordinate system which is independent of both rotors. By this means, in many cases the defining equations may be simplified. Also, the - 69 -
Page 1 and 2: Ma{instvo 2(3), 63 - 78, (1999) N.S
Page 5: Ma{instvo 2(3), 63 - 78, (1999) N.S

savremeni razvoj konstrukcije i proizvodnje vij^anih kompresora ...

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?