वाइड-एंगल रोटर कंप्रेसर के रोटर प्रोफाइल के डिजाइन और संख्यात्मक सिमुलेशन को झांग झोहे (हरबिन इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (वीहाई, शेडोंग वेहाई 264209) डिजाइन या चयन विधि द्वारा किया गया था। विश्लेषण को अपनाया गया था।
स्वतंत्र बौद्धिक संपदा अधिकारों (आविष्कार पेटेंट संख्या: ZL200610042114.8) के साथ एक उपन्यास रोटरी वॉल्यूमेट्रिक कंप्रेसर के रूप में प्रिज्मीय कंप्रेसर का अवलोकन, बाजार के लाभ के साथ वर्तमान स्क्रू कंप्रेसर के साथ तुलना में, इसमें सरल रोटर प्रसंस्करण और कम रिसाव मार्ग है। (कोई रिसाव त्रिभुज, सेवन और निकास बंदरगाहों का लचीला डिजाइन, कम असर चयन आवश्यकताएं, कम परिचालन गति, कम निर्माण लागत, उच्च कार्य दक्षता, आदि)
प्रिज्मीय कंप्रेसर के पास अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है, और यह मूल रूप से एक स्क्रू कंप्रेसर के मामले में लागू होता है। मौजूदा औद्योगिक तकनीक के आधार पर प्रिज्मीय कंप्रेसर तकनीक का अनुप्रयोग मौजूदा स्क्रू कंप्रेसर तकनीक की विरासत को अधिकतम कर सकता है, जैसे कि प्रिज्मीय कंप्रेसर के रोटर प्रोफाइल का चयन और डिजाइन, साथ ही साथ प्रिज्मीय कंप्रेसर का उपयोग । बीयरिंग, शाफ्ट सील, सिंक्रोनस गियर और मशीन संरचनाओं का चयन और डिजाइन मौजूदा स्क्रू कंप्रेशर्स की तकनीकी उपलब्धियों का पूरा उपयोग कर सकता है। यह प्रिज्मीय कंप्रेशर्स का प्रचार और प्रिज्मीय कंप्रेशर्स के कार्य सिद्धांत है। एक द्विपक्षीय सममित चाप के आकार का रोटर प्रोफ़ाइल डिज़ाइन किया गया था, और परीक्षण प्रोटोटाइप के मुख्य घटक डिजाइन किए गए थे। तब CFD- आधारित संख्यात्मक सिमुलेशन संपीड़न प्रक्रिया पर किया गया था।
2 रोटर प्रोफाइल डिज़ाइन प्रिज्मीय कंप्रेसर में, रोटर का प्रोफ़ाइल डिज़ाइन पूरे प्रिज्मीय कंप्रेसर के डिजाइन में एक महत्वपूर्ण कार्य है। मेशिंग के नियम के अनुसार, प्रिज्मीय कंप्रेसर के पुरुष और महिला रोटर्स पर रिज प्रकार के चेहरे की संख्या का अनुपात अवतल प्रकार के खांचे की संख्या के लिए है। एनोड और कैथोड, और एनोड और कैथोड को आमतौर पर पसंद किया जाता है। खांचे प्रकार के चेहरों की संख्या के लिए रिब प्रकार के चेहरे की संख्या का अनुपात 2/2, 2/3, 3/3, 3/4, आदि है, ताकि उच्चतम संभव दबाव अनुपात प्राप्त किया जा सके।
स्क्रू कंप्रेसर के समान, प्रिज्मीय कंप्रेसर के रोटर प्रोफाइल में एक सममित रेखा और एक विषम रेखा और एक एकल-पक्षीय रेखा और एक डबल-पक्षीय प्रकार दोनों हैं। स्क्रू कंप्रेसर के लिए, विभिन्न विषम लाइनों को पूरी मशीन के रिसाव और बिजली की खपत पर रिसाव त्रिकोण के प्रभाव को कम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, लेकिन प्रिज्मीय कंप्रेसर के लिए, क्योंकि यह संरचना में मौजूद नहीं है, त्रिकोण लीक हो गया है, तो एक साधारण द्विपक्षीय सममित रेखा का उपयोग जितना संभव हो उतना उपयोग किया जा सकता है, जो रोटर टाइप लाइन पर तेज बिंदु और तनाव एकाग्रता से बचता है, और प्रिज्मीय कंप्रेसर के डिजाइन, निर्माण और डिबगिंग सुनिश्चित करता है। इस पत्र में, द्विपक्षीय सममित परिपत्र आर्क लाइन को रोटर संयोजन योजना के प्रिज्मीय कंप्रेसर के रोटर प्रोफाइल की डिजाइन प्रक्रिया को चित्रित करने के लिए एक उदाहरण के रूप में लिया जाता है, जिसमें प्रोफाइल की संख्या 2/3 होने के अनुपात के साथ है।
एक नाली प्रकार के साथ महिला रोटर की दो-सममितीय परिपत्र आर्क लाइन को दिखाया गया है, और पिच सर्कल की त्रिज्या आरए है। लकीरों की संख्या के साथ पुरुष रोटर के द्विपक्षीय सममित गोलाकार चाप 2 है, और पिच सर्कल दिखाया गया है। त्रिज्या RIT है, और सकारात्मक और नकारात्मक रोटर शाफ्ट से जुड़े तुल्यकालिक गियर दांतों की संख्या क्रमशः ZI और Z2 है। मध्य और यिन और यांग रोटार और उनके संबंधित रिश्तों पर गियर का गियर अनुपात तालिका 1 में दिखाया गया है।
एबी, एफई, एचआई, और एलएम संबंधित रोटर पिच के आर्क का केंद्र हैं और आर्क सेगमेंट की त्रिज्या है, आर्क की त्रिज्या स्क्रू कंप्रेसर के डिजाइन से अलग है, इसके रिसाव त्रिकोण प्रभावों की परवाह किए बिना।
सीडी सेगमेंट और के सेगमेंट रेडियस आर के सर्कुलर आर्क सेगमेंट हैं, जिसमें पुरुष रोटर पर के चाप सेगमेंट के शीर्ष को बाहरी सर्कल द्वारा 2rit+2r-A या 2ra+2r के व्यास वाले व्यास द्वारा पूरा किया जाता है। काटने का प्रभाव, इसका लाभ यह है: (1 पुरुष रोटर और आंतरिक गुहा की दीवार के बीच एक चेहरा सील बना सकता है; क्यू संपीड़न एक छोटी निकासी मात्रा प्राप्त करने के लिए समाप्त हो सकता है; (3 आकार समायोजन के माध्यम से शरीर बना सकता है मादा और पुरुष रोटर आंतरिक कक्षों के आंतरिक व्यास समान होते हैं, ताकि आवास के तनाव वितरण और गर्मी अपव्यय अधिक समान हों, और आवास के मोल्डिंग और प्रसंस्करण को भी सुविधाजनक बनाया जाता है।
तालिका 1 यिन और यांग रोटर द्विपक्षीय सममित परिपत्र आर्क लाइन रचना दाँत कर्व यिन रोटर यांग रोटर आर्क साइक्लॉइडल पॉइंट साइक्लॉइड आर्क प्वाइंट साइक्लॉइड प्वाइंट आर्क उपरोक्त आर्क सेगमेंट समीकरण स्पष्ट रूप से निर्धारित करना आसान है। बीसी, डी, आई, और केएल सेगमेंट पेंडुलम सेगमेंट हैं। साइक्लॉइड समीकरण की व्युत्पत्ति परिणाम केंद्र के मान हैं और समन्वय परिवर्तन संबंध और लिफाफे की स्थिति के अनुसार ग्राफ में ज्यामितीय संबंध द्वारा निर्धारित मूल्यों की सीमा अभी भी निर्धारित की जाती है।
रोटर प्रोफ़ाइल के निर्धारण के आधार पर, रोटर प्रोफ़ाइल को रोटर अक्ष की दिशा में एक ग्रूव्ड या रिब्ड प्रोफाइल बनाने के लिए फैलाया जाता है जो मादा और पुरुष रोटार की अक्षीय दिशा के समानांतर होता है, जिससे पुरुष और महिला को पूरा होता है रोटर्स। मुख्य भाग का आकार दिखाया गया है।
प्रिज्मीय कंप्रेसर में रोटर और स्क्रू कंप्रेसर में रोटर के बीच आवश्यक अंतर को आकृति से देखा जा सकता है।
एक ही समय में, रोटर प्रोफ़ाइल के निर्धारण के आधार पर, यिन और यांग रोटर के दांत वक्र के समीकरण के अनुसार, रोटर के वास्तविक संरचनात्मक आयामों और ~ -shaped सिलेंडर और शुरुआती स्थिति के साथ संयुक्त रूप से। निकास छिद्र, यिन और यांग रोटर के दांत विश्लेषणात्मक विधि द्वारा प्राप्त किए जा सकते हैं। क्षेत्र और संपीड़न के अंत के बीच का क्षेत्र, जैसे कि एम, 42 और 43. यिन और यांग रोटर के प्रभावी काम करने की लंबाई के अनुसार, इंटर-टूथ वॉल्यूम वी वास्तव में संपीड़न स्ट्रोक में शामिल किया जा सकता है, प्राप्त किया जा सकता है, अर्थात्, यदि संपीड़ित गैस गैस के लिए आदर्श है, तो प्रिज्म कंप्रेसर के आंतरिक दबाव अनुपात का अनुमान लगाया जा सकता है, अर्थात, कोष्ठक में अनुपात प्रिज्म कंप्रेसर का आंतरिक मात्रा अनुपात है, और एम बहु-प्रोसेस इंडेक्स है , जिसे स्क्रू कंप्रेसर के अनुभवजन्य डेटा का उल्लेख करके चुना जा सकता है।
रोटर बॉडी के बाहर जर्नल भाग को साधारण शाफ्ट के डिजाइन विधि के अनुसार डिज़ाइन किया गया है। स्क्रू कंप्रेसर के रोटर डिज़ाइन सिद्धांत के समान, प्रिज्मीय कंप्रेसर के रोटर को भी एक अभिन्न प्रकार और एक संयुक्त प्रकार में विभाजित किया गया है। यह एक आंतरिक शीतलन संरचना या एक सीलिंग दांत या एक सीलिंग रिब भी अपना सकता है। इसके अलावा, चूंकि प्रिज्मीय कंप्रेसर के दो रोटर्स को सिंक्रोनस गियर द्वारा घुमाया जाता है, इसलिए दो रोटर्स वास्तव में संपर्क में नहीं हैं, ताकि प्रिज्मीय कंप्रेसर के रोटर का चयन तेल के रोटर की तुलना में व्यापक बनाया जा सके। -मेक्ड स्क्रू कंप्रेसर। इस पत्र में, प्रोटोटाइप की रोटर सामग्री साधारण मध्यम कार्बन स्टील से बनी होती है।
3 अन्य मुख्य घटक डिजाइन और चयन 3.1 शरीर प्रिज्मीय कंप्रेसर के मुख्य घटकों में से एक है। यह कंप्रेसर रोटर, असर, शाफ्ट सील, सिंक्रोनस गियर और अन्य घटकों के लिए वाहक है। स्क्रू कंप्रेसर के समान, यह मध्य भाग के सिलेंडर भाग और दोनों छोरों के अंतिम कवर से भी बना है। साइड एंड कवर को वास्तविक स्थिति के अनुसार सिलेंडर बॉडी के साथ एकीकृत रूप से ढाला जा सकता है, या अलग से निर्मित किया जा सकता है।
चूंकि प्रिज्म कंप्रेसर के इनलेट और एग्जॉस्ट पोर्ट्स स्क्रू कंप्रेसर की तुलना में अधिक लचीले होते हैं, इसलिए सेवन और निकास पोर्ट को रेडियल सक्शन या एग्जॉस्ट के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है, या अक्षीय सक्शन और एग्जॉस्ट के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। इसके अलावा, प्रिज्मीय कंप्रेसर के सिलेंडर को एकल-दीवार संरचना या आवश्यकतानुसार एक डबल-वॉल संरचना के रूप में भी डिज़ाइन किया जा सकता है। इसके अलावा, प्रिज्मीय कंप्रेसर की बॉडी मटेरियल को विभिन्न सामग्रियों जैसे कि साधारण ग्रे कास्ट आयरन, डक्टाइल आयरन, कास्ट स्टील, मिश्र धातु स्टील या स्टेनलेस स्टील से भी चुना जा सकता है।
इस पेपर में शामिल परीक्षण प्रोटोटाइप एक संरचनात्मक रूप को अपनाता है जिसमें एक छोर कवर और सिलेंडर को एकीकृत रूप से डाला जाता है, और इनलेट और निकास बंदरगाहों को एक रेडियल सक्शन और निकास संरचना के रूप में डिज़ाइन किया गया है, सिलेंडर शरीर एक एकल-परत दीवार संरचना है, और सामग्री नमनीय लोहे से बना है।
3.2 असर असर भी प्रिज्मीय कंप्रेसर के प्रमुख घटकों में से एक है। स्क्रू कंप्रेसर के समान, प्रिज्मीय कंप्रेसर में उपयोग किए जाने वाले असर को भी दो प्रकारों में विभाजित किया गया है: रोलिंग असर और स्लाइडिंग असर। गैर-बड़े पैमाने पर प्रिज्मीय कंप्रेसर में, रोलिंग असर आमतौर पर उपयोग किया जाता है। । हालांकि, चूंकि प्रिज्मीय कंप्रेसर के पुरुष और महिला रोटर प्रोफाइल सीधे फ्लैंक सतह हैं, इसलिए रोटेशन के दौरान कोई अक्षीय बल उत्पन्न नहीं होता है, ताकि केवल स्पर गियर का व्यास और अक्षीय सक्शन और निकास दबाव का चयन किया जा सके। जियानगली रेडियल असर पेंच कंप्रेशर्स की तुलना में बीयरिंग की संख्या को कम करता है; और क्योंकि प्रिज्म कंप्रेसर की गति कम है, इसे आयातित बीयरिंगों के बजाय घरेलू बीयरिंग के साथ बदला जा सकता है। बीयरिंग उच्च-सटीक बीयरिंगों की जगह लेते हैं।
इस पेपर का परीक्षण प्रोटोटाइप केवल 4 घरेलू रूप से उत्पादित P5 ग्रेड कोणीय संपर्क बॉल बेयरिंग का उपयोग करता है।
3.3 शाफ्ट सील प्रिज्म कंप्रेसर की शाफ्ट सील का चयन करने का सिद्धांत स्क्रू कंप्रेसर के समान है। तेल मुक्त प्रिज्मीय कंप्रेशर्स के लिए, ग्रेफाइट रिंग सील, भूलभुलैया शाफ्ट सील या यांत्रिक शाफ्ट सील उपलब्ध हैं; ऑयल जेट प्रिज्म कंप्रेशर्स के लिए, रोटर बॉडी सेक्शन के बीच एक निश्चित दबाव लागू किया जा सकता है और बीयरिंग सीलिंग ऑयल को सील कर दिया जाता है। रोटर के बाहरी शाफ्ट सेक्शन में, सीलिंग के लिए एक साधारण लिप सील का उपयोग किया जा सकता है, या एक तेल-चिकनाई यांत्रिक सील का उपयोग किया जा सकता है। इसके अलावा, प्रिज्मीय कंप्रेसर के लिए, शाफ्ट सील को इंटेक एंड और एग्जॉस्ट एंड के बीच अंतर किए बिना चुना जा सकता है।
इस पेपर का परीक्षण प्रोटोटाइप रोटर बॉडी सेक्शन और असर के बीच एक सील ऑयल सील डिजाइन करता है, और रोटर के बाहरी शाफ्ट सेक्शन में एक लिप सील सील का उपयोग किया जाता है।
3.4 सिंक्रोनस गियर्स क्योंकि प्रिज्मीय कंप्रेसर के रोटर पर मेशिंग दांतों की संख्या छोटी होती है, दोनों तेल जेट प्रिज्म कंप्रेसर और ऑलस प्रिज्म कंप्रेसर दोनों को रोटर समूह के सिंक्रोनस रोटेशन को सिंक्रोनस गियर द्वारा महसूस करना चाहिए, इसलिए सिंक्रोनस गियर भी है एक प्रिज्म। रॉड कंप्रेसर के मुख्य घटक।
सिंक्रोनस गियर तंत्र के साथ अन्य संपीड़न मशीनों के समान, रोटर की मेशिंग सटीकता को सुनिश्चित करने के लिए, प्रिज्मीय कंप्रेसर के सिंक्रोनस गियर के सटीकता स्तर में भी उच्च आवश्यकताएं हैं, और 6 सटीकता से ऊपर होना चाहिए। इसके अलावा, गियर के अक्षीय विस्थापन को रोकने के लिए, रोटर का सही मेशिंग संबंध नष्ट हो जाता है, और एक ही समय में, विधानसभा के दौरान स्थापना और समायोजन को सुनिश्चित करने के लिए, समकालिक गियर एक स्पर के साथ अधिक विश्वसनीय है गियर। इस पेपर के परीक्षण प्रोटोटाइप को स्पर गियर की एक जोड़ी के साथ डिज़ाइन किया गया है, जिसमें महिला रोटर से जुड़े सिंक्रनाइज़िंग गियर को एक समायोज्य संरचना के रूप में डिज़ाइन किया गया है।
संपीड़न प्रक्रिया का 4 संख्यात्मक सिमुलेशन यह जांचने के लिए कि क्या उपरोक्त डिजाइन विचार के अनुसार पूरा किया गया प्रिज्मीय कंप्रेसर परीक्षण प्रोटोटाइप आंतरिक संपीड़न प्रक्रिया का एहसास कर सकता है, संपीड़न प्रक्रिया के गतिशील सिमुलेशन को सीएफडी विश्लेषण सॉफ्टवेयर का उपयोग करके गतिशील जाल का उपयोग करके किया जाता है। परीक्षण प्रोटोटाइप के सरलीकृत मॉडल के लिए प्रौद्योगिकी।
विभिन्न घूर्णी गति पर परीक्षण प्रोटोटाइप के संपीड़न कक्ष में दबाव वितरण के गतिशील संख्यात्मक सिमुलेशन परिणाम दिखाए गए हैं, जहां क्यू और संपीड़न कक्ष में दबाव वितरण क्रमशः 1200R/मिनट और 3000R/मिनट है, और दबाव इकाई पीए है । घूर्णी गति की वृद्धि के साथ वृद्धि। यह काफी बढ़ गया है।
एक तरफ उपरोक्त संख्यात्मक सिमुलेशन परिणाम यह दर्शाते हैं कि प्रिज्मीय कंप्रेसर एक मजबूत आंतरिक संपीड़न प्रक्रिया प्राप्त कर सकता है, और दूसरी ओर, यह दर्शाता है कि घूर्णी गति की वृद्धि गति सीलिंग प्रभाव में सुधार कर सकती है, जो वास्तविक के अनुरूप है अधिकांश अंतराल सील प्रकार संपीड़न उपकरण की स्थिति। ।
5 निष्कर्ष द्विपक्षीय सममितीय आर्क रोटर प्रोफ़ाइल को एक उदाहरण के रूप में लेते हुए, प्रिज्मीय कंप्रेसर परीक्षण प्रोटोटाइप के रोटर प्रोफाइल का डिज़ाइन पूरा हो गया है, और द्विपक्षीय सममित परिपत्र चाप-आकार की लाइन सेगमेंट लाइन समीकरण के व्युत्पत्ति परिणाम दिए गए हैं, और प्रिज्म दिया गया है संपीड़न पेश किया जाता है। मशीन परीक्षण प्रोटोटाइप के अन्य प्रमुख घटकों के लिए डिजाइन और चयन विधियाँ। सीएफडी विश्लेषण सॉफ्टवेयर का उपयोग करते हुए, परीक्षण प्रोटोटाइप के सरलीकृत मॉडल के लिए गतिशील ग्रिड तकनीक का उपयोग करके संपीड़न प्रक्रिया का गतिशील मॉडल किया गया था। परिणाम बताते हैं कि स्थानीय तात्कालिक दबाव संपीड़न प्रक्रिया में शामिल अंतर-दांत की मात्रा में प्राप्त होता है, जो प्रिज्मीय कंप्रेसर की पुष्टि करता है। एक मजबूत आंतरिक संपीड़न प्रक्रिया प्राप्त की जा सकती है।