Роторный компрессор с жидкостным охлаждением

 

1. РОТОРНЫЙ КОМПРЕССОР С ЖИДКОСТНЫМ ОХЛАЖЦЕНИЕМ, содержащий корпус с камерами всасывания, сжатия и нагнетания, расположенные в корпусе взаимодействующие ведущий и ведомый роторы, сообщенную с камерами сжатия разгрузочную камеру с размещенным в ней регулирующим клапаном, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения параллельно осям роторов, имекяцим внутреннюю полость и сообщенные с ней отверстия для подачи в камеры сжатия охлаждающей , смазывающей и уплотняющей жидкости и связанным посредством штока с поршнем, размещенным в цилиндре закрепленном на корпусе и подключенном к источнику управляющей среды под давлением,, сообщенный с разгрузочной камерой резервуар для сжатого газа и жидкости и насос для подачи последней в камеры сжатия причем корпус и клапан имеют сообщенные друг с другом каналы для прохода охлаждающей, смазывающей и уплотняющей жидкости, и канал -корпуса подключен к резервуару через указанный насос а канал клапана сообщен с его полостью и отверстиями, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы компрессора путем поддержания оптимального соотношения между объемами сжимаемого газа и подаваемой в камеры сжатия охлаждающей, смазывающей и уплотняющей жидкости, каналы корпуса и клапана соединены с образованием магистрали переменного проходного сечения, изменяющегося при перемещении регулирующего клапана. 2.Компрессор по п. 1, отличающийся тем, что каналы корпуса и клапана образованы сквозными пазами, выполненными в контактиСО рующих стенках соответственно корпуса и клапана и частично перекрьшаемыми при перемещении последнего. 3.Кбмпрессор по п. 1, отличающийся тем, что корпус и клапан имеют полые трубчатые коаксиальные друг другу выступы, причем выступ клапана расположен внутри :о эо выступа корпуса, и каналы корпуса и клапана образованы сквозными пазами, вьтолненными в контактирующих стенках :л их выступов и частично перекрываемыю ми при перемещении клапана, а каналпаз клапана сообщен с полостью клапана и отверстиями через полост.ь выступа клапана. 4.Компрессор по п. 1, о т л и ча .ющийся тем, что корпус-и клапан имеют полые трубчатые коаксиальные друг другу выступы, причем выступ корпуса размещен внутри выступа клапана, а выступ клапана служит штоком и связан с поршнем, и ка

COlO3 СОВЕТСНИ)(СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОтКРЫТИй

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . К ПАТЕНТ,Ф (21) 2301516/25-06 (22) 23.12.75 (31) 147673/1974 (32) 24.12.74 (33) Япония (46) 30,01.85. Бюл. № 4 (72) Горо Сато (Япония) (71) Хокуецу Когио Ко,, Лтд,, (Япония) (53) 621.514 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельатво СССР №-* 332249, кл. Г 04 С 18/16, 1970.

2. Патент Франции ¹ 1501105, кл. F 04 С, опублик. 1968. (54)(57) 1. РОТОРНЫЙ КОМПРЕССОР С

ЖИДКОСТНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ, содержащий корпус с камерами всасывания, сжатия и нагнетания, расположенные в корпусе взаимодействующие ведущий и ведомый роторы, сообщенную с камерами сжатия разгрузочную камеру с размещенным

4 в ней регулирующим клапаном, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения параллельно осям роторов, имеющим внутреннюю полость и сообщенные с ней отверстия для подачи в камеры сжатия охлажцающей, смазывающей и уплотняющей жидкости и связанным посредством штока с поршнем, разМещенным в цилиндре, I закрепленном на корпусе и подключенном к источнику управляющей среды под давлением,. сообщенный с pasrpyзочной камерой резервуар для сжатого газа и жидкости и насос для подачи последней в камеры сжатия, причем корпус и клапан имеют сообщенные друг с другом каналы чля прохода охлаждающей смаэывающей и уплотняющей жидкости, и канал корпуса подключен к резервуару через указанный

4(51) F 04 С 18 16 F 04 С 29/04 насос а канал клапана сообщен с его полостью и отверстиями, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности работы компрессора путем поддержания оптимального соотношения между объемами сжи маемого газа и подаваемой в камеры сжатия охлаждающей, смаэывающей и уплотняющей жидкости, каналы корпуса и клапана соединены с образованием магистрали переменного проходного сечения, изменяющегося при перемещении регулирующего клапана.

2. Компрессор по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что каналы корпуса и клапана образованы сквозными пазами, выполненными в контактирующих стенках соответственно корпуса и клапана и частично перекрываемыми при перемещении последнего.

3. Кбмпрессор по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что корпус и клапан имеют полые трубчатые коаксиальнь е друг другу выступы, причем выступ клапана расположен внутри выступа корпуса, и каналы корпуса и клапана образованы сквозными пазами, выполненными в контактирующих стенках их выступов и частично перекрываемыми при перемещении клапана, а каналпаз клапана сообщен с полостью клапана и отверстиями через полость выступа клапана.

4. Компрессор по п. 1, о т л и— ч а.ю шийся тем, что корпус и клапан имеют полые трубчатые коаксиальные друг другу выступы, причем выступ корпуса размещен внутри выступа клапана, а выступ клапана служит штоком и связан с поршнем, и ка1138052 налы корпуса и клапана образованы сквозными пазами, выполненными в кон" тактирующих стенках их выступов и частично перекрываемыми при перемещении клапана, а канал-паз корпуса и канал"паз клапана сообщены соответственно с резервуаром и с полостью клапана и его отверстиями через полости соответствующих трубчатых выступов.

Изобретение относится к насосокомпрессоростроению и касается усовершенствования роторных компрессоpoB B которых осуществляется подача в камеры сжатия охла11дающей, смазыва- Б ющей и уплотняющей жидкости, Известен роторный компрессор с

1щдкостным охлаждением, содержащий корпус с камерами всасывания, сжатия и нагнетания, расположенные в

10 корпусе взаимодействующие роторы и регулирующий клапан, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения (11 .

Недостатками этого компрессора являются невысокие надежность и ЩЦ„ а также низкая эффективность работы из-за отсутствия возможности регулирования соотношений между объемами сжимаемого газа и подаваемой в камеры о сжатия. жидкости.

Наиболее близким к.предлагаемому является роторный комйрессор с жццкостным охлах цением, содержащий корпус с камерами всасывания, сжатия и нагнетания„ расположенные в корпусе взаимодействующие ведущий и ведомый роторы, сообщенную с камерами сжатия разгрузочную камеру с размещенным в ней реГулиру1ощим клапаном, установ ленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения параллельно осям роторов, имеющим внутренн1ою полость и сообщенные с ней отверстия для подачи в камеры сжатия охлажда — З5 ющей, смазывающей и уплотняющей жидкости и связанным посредством штока с поршнем, размещенным в цилиндре, закрепленном на корпусе и подключенном к источнику управляющей среды под 40

5. Компрессор по и. 1, о т л и— ч а ю шийся гем, что корпус имеет полый трубчатый выступ, служащий-каналом корпуса и размещенный в11утри клапана, имеющего размещенную в его полости регулируюцую иглу, частично перекрывающую выходное отверстие трубчатого выступа при перемещении клапана, а полость последне го служит каналом клапана. давлением, сообщенный с разгрузочной камерой резервуар для сжатого газа и жидкости и насос для пода и. послецне в камеры сжатия, причем корпус и клапан имеют сообщенные друг с другом каналы дпя прохода охлаждающей cMG зыв с1Я1 ахеи В;.11õ. Îòíß10ÙÐè л1 Д1<Ос TH r1 канал 10рВ уса 11одк11ю -1ен е р е;! е1 1>уяру через указанный насос а канал клапана сообщен с его полостью и отвар :тиями (2) .

Недостатком этог0 компрес-.ора является невысокая эффективность его работы в основном вследствие невозможности поддержать оптимальное сoo гношение между объеиаии сжимаемого газа и подаваемой в камеры сжатия охлаждающей, смазывающей и уплотняющей жидкости, так как избыточное ко. —, личествo последней приводит к пере— расходу энергии, возникновению шума и потерям различного рода.

Целью изобретения является повышение эффективности работы компрессора путем поддержания оптимального соотношения мехду объемами сжимаемого газа и подаваемой в камеры сжатия охлаждаю1цей, смазывающей и уплотняющей жццкости.

Указанная цель достигается тем, что в роторном компрессоре с жидкост ным охлаждением, содержащем корпус с камерами всасывания, сжатия и нагнетания, расположенные в корпусе взаимодействующие .ведущий и ведоиь1й роторы, сообщенную с камерами сжатия разгрузочную камеру с размещенпым в ней регулирующим клапаном, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения параллель052

3 1! 38 но осям роторов, имеющим внутреннюю полость и сообщенные с ней отверстия . для подачи в камеры сжатия охлаждающей, смазывающей и уплотняющей "жидкости и связанным посредством штока

5 с поршнем, размещенным в цилиндре, закрепленном на корпусе и подключенном к источнику управляющей среды под давлением, сообщенный с разгрузочной камерой резервуар для сжатого ваза и жидкости и насос для подачи последней в камеры сжатия, причем корпус и клапан имеют сообщенные друг с другом каналы для прохода ох лаждающей, смазывающей и уплотняющей жидкости, и канал корпуса подключен к резервуару через указанный насос, а канал клапана сообщен с его полостью и отверстиями, каналы корпуса и клапана соединены с образованием 2О магистрали переменного проходного сечения, изменяющегося при перемещении регулирующего клапана.

Каналы корпуса и клапана образованы сквозными пазами, выполненными в 25 контактирующих стенках соответственно корпуса и клапана и частично перекры ваемыми при перемещении последнего.

Корпус и клапан имеют полые трубчатые коаксиальные друг другу выступы, причем выступ клапана расположен внутри выступа корпуса, и каналы корпуса и клапана образованы сквозными пазами, выполненными в контактирующих стенках их выступов и частично перекрываемыми при перемещении клапа-: на, а канал-паз клапана сообщен с .полостью клапана и отверстиями через полость выступа клапана.

Корпус и клапан имеют полые труб40 чатые коаксиальные друг другу выступы, причем выступ корпуса размещен внутри выступа клапана, а выступ клапана служит штоком и связан с поршнем, .и каналы корпуса и клапана образованы сквозными пазами, выполненными в

45 контактирующих стенках их выступов и частично перекрываемыми при перемещении клапана, а канал-паз корпуса и канал-паз клапана сообщены соответственно с резервуаром и с полостью

50 клапана и его отверстиями через полости соответствующих трубчатых выступов.

Корпус имеет полый трубчатый вы- 55 ступ, служащий каналом корпуса и размещенный внутри клапана, имеющего размещенную в его полости регулирующую иглу, частично перекрывающую выходное отверстие трубчатого выступа при перемещении клапана, а полость последнего служит каналом клапана.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый роторный компрессор, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — вариант выполнения компрессора с выступом клапана, расположенным внутри выступа корпуса; на фиг. 4 — разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 — вариант выполнения компрессора с выступом корпуса, размещенным внутри выступа клапана; на фиг. 6 †. разрез В-В на фиг. 5; на фиг. 7 — вариант выполнения компрессора с регулирующей иглой; на фиг. 8 — кривые, иллюстрирующие соотношение между обьемами G u L ..соответственно сжимаемого газа и подава- емой в камеры сжатия охлаждающей, смазывающей и уплотняющей жидкости.

Роторный компрессор с жидкостным охлаждением содержит корпус 1 с камерами 2-4 всасывания, сжатия и нагнетания, расположенные в корпусе взаимодействующие ведущий и ведомый роторы 5 и 6, сообщенную с камерами 3 сжатия разгрузочную камеру 7 с размещенным в ней регулирующим клапаном 8, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения параллельно осям роторов 5 и 6, имеющим внутреннюю полость 9 и сообщенные с ней отверстия 10 для подачи в камеры

3 сжатия охлаждающей, смазывающей и уплотняющей жидкости и связанным посредством штока 11 с поршнем 12, pasмещенным в цилиндре 13, закрепленном на корпусе 1 и подключенном к источнику (условно не показан) управляющей среды под давлением, сообщенный с раз-. грузочной камерой 7 резервуар 14 для сжатого газа и жидкости и насос 15 для подачи последней в камеры 3 сжатия, причем корпус и клапан 8 имеют сообщенные друг с другом каналы для прохода охлаждающей, смазывающей и уплотняющей жидкости, и канал корпуса 1 подключен к резервуару 14 через насос 15, а канал клапана 8 сообщен с его полостью 9 и отверстиями

10. Причем каналы корпуса 1 и клапана 8 соединены с образованием магистрали переменного проходного сечения, изменяющегося при перемещении регулирующего клапана 8.

1138Р52

Э

В соответствии с первым вариантом; выполнения (фиг. 1) в компрессоре каналы корпуса 1 и клапана 8 образованы сквозными пазами 16 и 17, выполненными в контактирующих стенках 5 соответственно корпуса 1 и клапана 8 и частично перекрываемыми при перемещении последнего.

В соответствии со вторым вариантом выполнения компрессора (фиг. 3) корпус 1 и клапан 8 имеют полые трубчатые коаксиальные друг другу выступы

18 и 19, причем высшуп 19 клапана 8 расположен внутри выступа 18 корпуса

1, и каналы корпуса 1 и клапана 8

Образованы сквозными пазами 20 и 21, выполненными в контактирукицих стенках их выступов 18 и 19 и частично перекрываемыми при перемещении клапана 8, а канал-паз 21 клапана 8 сообщен с полостью 9 клапана 8 и отверстиями 10 через полость 22 выступа 19 клапана 8. Согласно третьему варианту выполнения компрессора (фиг. 5) корпус 1 и клапан 8 имеют полые труб- 5 чатые коаксиальные друг другу выступы

23 и 24, причем выступ 23 корпуса размещен внутри выступа 24 клапана

8, а выступ 24 клапана 8 служит штоком и связан с поршнем 12 и каналы ЗО корпуса 1 и клапана 8 образованы сквозными пазами 25 и, 26, выполненными в контактирующих стенках их выступов 23 и 24 и частично перекрываемыми при перемещении клапана 8, а канал-паэ 25 корпуса 1 и канал-паз

26 клапана 8 сообщены соответственно с резервуаром 14 и с полостью 9 клапана 8 и его отверстиями 10 через полости соответствующих трубчатых о выступов 23 и 24. Согласно четвер. тому варианту выполнения компрессора (,фиг. i I корпус 1 имеет полый трубчатый выступ 27, служащий каналом корпуса 1 и размещенный внутри клапа-4s на 8, имеющего размещенную в его по-. лости 9 регулирующую иглу 28, частично перекрывающую выходное отверстие трубчатого выступа 27 при перемещении клапана 8; а полость 9 последне- 5о го служит каналом клапана 8.

Валы роторов 5 .и 6 установлены в подшипниках 29 и 30. Участки 31 поверхности клапана 8, обращенной к камерам 3 сжатия, имеют цилиндричес- g кую форму (фиг. 2 и 6) в соответствии с формой внутренней поверхности корпуса 1. Причем отверстия 10 клапана

8 выполнены в- "гребне", образованном сопряженными цилиндрическими участками его поверхности. У противоположных концов цилиндра 13 предусмотрены впускные отверстия 32 и 33 для управляющей среды под давлением, воздействующей на поршень 12.

Компрессорная установка, в состав которой входит предлагаемый компрессор, содержит теплообменник 34, подключенный посредством трубопровода 35 . к резервуару 14 и к насосу 15 и служа— щий для охлаждения подаваемой в камеры

3 сжатия жидкости. Выпускное отверстие

36 камеры 4 нагнетания компрессора соединено посредством трубопровода 37 и обратного клапана 38 с резервуаром

14 для сжатого .газа и жидкости. Корпус 1 в нижней части камеры 4 нагнетания имеет углубление 39 для жидкости, причем уровень жидкости в уг-.. лублении 39 не превышает нижней кромки отверстия 36 для сжатого газа, а сама камера 4 нагнетания имеет форму и объем, благоприятствующие первичному разделению выходящей иэ камер;3 сжатия гаэожидкостной смеси на газ и жидкость уже в корпусе 1 компрессора.

Углубление 39 посредством насоса 40 и трубопровода 41 сообщено с резерву" аром 14. В резервуаре 14 установлен разделитель-сепаратор 42 для более тонкой очистки сжатого газа, и отделенный им участок резервуара 14 . подключен к расходному трубопроводу

43 с установленным на нем обратным клапаном 44. Для подачи к отверстиям

10 регулирующего клапана S.через магистраль переменного проходного сечения охлаждающей, смазывающей и уплотняющей жидкости компрессор имеет входные отверстия 45-48, соответственно для первого, второго, третье го и четвертого вариантов выполнения, На приведенном,на фиг. 8 графике точка P является опорной, в ней объем G всасываемого и сжимаемого газа составляет 100 (объем газа при полной нагрузке) и количество инжектируемой жидкости составляет 100 (оптимальное для работы при полной нагрузке). Кривая А соответствует случаю, когда объем инжектируемой жидкости совсем не регулируется. Кривая В отображает допустймый верхний предел количества инжектируемой жидкости и описывается следующей эмпирической формулой:

1138052

1 103 330 G+ 10

Кривая С отображает нижний предел

4 количеств а инжектируемой жидкости.

Однако практически наилучшие резуль- таты достигаются при нижнем пределе, соответствующем кривой Д, описываемой следующей эмпирической формулой:

10 ( — ° G+ 20,.

5

Сравнение приведенных формул и

15 анализ результатов проведенных исследований показывает, что оптимальное соотношение. между объемами G u L газа и жидкости, обеспечивается при удовлетворении неравенства

103 — — > Lv — G+ гО

330 4

G+10 " 5

На практике регулирование объемов осуществляется путем подбора форм и размеров каналов-пазов корпуса и клапана и выбора соответствующей произ- . водительности насоса для нодачи по этим каналам-пазам и магистрапи жид" кости к камерам сжатия. . Роторный компрессор работает следующим образом.

В соответствии с изменениями расхода газа, температуры или давления в 5. резервуаре 14 управляющая среда от источника (условно не показан) под давлением вводится через впускное. отверстие 32 или 33 в цилиндр 13 и перемещает размещенный в нем поршень 40

12 и связанный с ним посредством штока ll клапан 8. В результате перемещения клапана 8 I r. 1) изменяется проходное сечение магистрали, образованной каналом-пазом 16 корпуса 1 и каналом-пазом 17 клапана 8. На фиг. 1 регулирующий клапан 8,изображен в режиме полной нагрузки, когда он смещен настолько, что пазы 16 и

l7 полностью сообщены один с другим. о

Соответственно весь объем жидкости, поступающей по трубопроводу 35 из резервуара 14, насосом 15 через отверстие 45, полость 9 и отверстия

10 инжектируется в камеры 3 сжатия.

Смесь газа и жидкости из камер 3 сжа. тия поступает в камеру 4 нагнетания, в которой разделяется на газ и жидкость, причем большая часть жидкости собирается в углублении 39, откуда насосом 40 нагнетается в резервуар

14. Весь сжатый газ и очень небольшая часть жидкости через отверстие 36 и

: обратный клапан 38 по трубопроводу

37 также отводится в:резервуар 14„ ..где сжатый газ окончательно очищается от жидкости с помощью разделителя. сепаратора 42 и по трубопроводу 43 подается потребителю.

Для второго варианта выполнения компрессора фиг. 3) регулирование объема жидкости осуществляется .аналогичным образом, с той разницей, что жидкость в магистраль поступает через отверс ие 46. В зависимости от того

Э насколько смещены относительно друг друга. выступы 18 и 19 корпуса 1 и клапана 8 и их пазы 20 и 21 определенное количество охлаждающей, смазыванщей и уплотняющей жидкости поступает в камеры 3 сжатия через полость трубчатого выступа 19 полость

9 и отверстия 10 клапана 8.

В соответствии с третьим вариантом выполнения компрессора (фиг. 5) служащий штоком выступ 24 клапана 8 соединен с поршнем 12 и перемещается вместе с ниь. (а, следовательно, и с собственно клапаном 8) под воздействием управляющей среды. При этом выступ 24 скользит вдоль коаксиального ему и расположенного в нем выступа

23 корпуса 1, в результате чего изменяется проходное сечение магистрали, образованной их пазами 26 и 25, а следовательно, и количество инжектируемой жидкости. Жидкость при этом поступает в магистраль через отверстие 47, далее проходит по внутренней полости выступа 23 корпуса 1 и через пазы 25 и 26 поступает в полость 9 клапана, откуда через отверстия 10— в камеры 3 сжатия. Жидкость отводится так же, как это было описано.

По четвертому варианту выполнения (фиг. 7) жидкость из резервуара 14 в магистраль поступает через отвер стие 48 и далее но полому выступу -каналу 27 корпуса- l попадает в полость 9 клапана 8. При перемещении регулирующего клапана 8 для изменения объема всасываемого газа регулирующая игла 28 перемещается вместе с ним и в большей или меньшей степени перекрывает выходное отверстие

9 l)38052 выступа-канала 27, регулируя таким образом объем инжектируемой жидкости.

Форма иглы 28 может быть подобрана определенным образом для обеспечения оптимальных со- 5 отношений между регулируемыми объемами.

Таким образом, изобретение обеспечивает повышение эффективности работы компрессора путем автомагического поддержания оптимального соотношения между объемами сжимаемого газа и подаваемой в камеры сжатия охлаждающей, смазывающей и уплотняющей жидкости .

1138052

l138052

Рис.7

1138052

100

Составитель И. Алешина

Редактор С. Тимохина Техред С.Легеза Корректор Л.

Заказ 10569/45 и (%) 50 с(%) Тираж 586 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

;Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4