Способ охлаждения ротационного компрессора и ротационный компрессор с катящимся ротором

 

Изобретение относится к компрессоростроению. Цель изобретения - снижение приводной мощности компрессора. Указан-, ная цель достигается за счет того, что впрыск охлаждающей жидкости в полость сжатия ротационного комперссора с катящимся ротором начинают с угла поворота вала компрессора, равного 90°,.и продолжают до конца процесса сжатия. Компрессор , реализующий данный способ, содержит корпус с радиальным пазом и разделительной пластиной, торцовые крышки, эксцентриковый вал с ротором и выполненное водной из крышек отверстие для впрыска жидкости, расположенное на угловом расстоянии от средней линии пластины (ро 255° + (85-100)° и радиальном расстоянии от оси вращения вала R0 -VRJ; -е(0,4 -0.65)1- I-(0.6-0,8). где Rp - радиус ротора; I - эксцентриситет, 2 с.п.флы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4714765/29 (22) 04.07.89 (46) 07.03.92. Бюл. hb 9 (71) Омский политехнический институт (72) И,Е. Титов, В.Е. Щерба, И.С, Березин, M.À. Баннов и А.P. Войдак (53) 621.514(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1375845, кл, F 04 С 29/02, 1986. (54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ РОТАЦИОННОГО КОМПРЕССОРА И РОТАЦИОННЫЙ

КОМПРЕССОР С КАТЯЩИМСЯ РОТОРОМ (57) Изобретение относится к компрессоростроению, Цель изобретения — снижение приводной мощности компрессора. Указанная цель достигавтся за счет того, что впрыск охлаждающей жидкости s полость

Изобретение относится к компрессоростроению и касается преимущественно ротационных компрессоров с впрыском жидкости, используемых в микрокриогенных системах для сжатия гелия.

Известен способ и устройство для охлаждения компрессора путем подачи в рабочую полость компрессора в процессе всасывания охлаждающей жидкости, а.с. t4 909311.

Недостатком данного способа и устройства является невысокая производительность вследствие того, что основная часть жидкости поступает в рабочий объем компрессора во время процесса всасывания, а распыл ее практически отсутствует, кроме того, к началу процесса сжатия практиче- . ски вся масса впрыснутой жидкости находится в состоянии жидкостной пленки, которая имеет относительно малую поверх,, Я2„„ l717867 Al

rst2s F 04 C1S/356 F 04 С29/02 сжатия ротационного комперссора с катящимся ротором начинают с угла поворота вала компрессора, равного 90, и продолжают до конца процесса сжатия, Компрессор, реализующий данный способ. содержит корпус с радиальным пазом и разделительной пластиной, торцовые крышки, эксцентриковый вал с ротором и выполненное в одной из крышек отверстие для впрыска жидкости. расположенное на угловом расстоянии от средней линии пластины р = 255 + (85 — 100) и радиальном расстоянии от оси вращения вала Iio

-%= .) . —" ) - ) ë- в ... радиус ротора, I — эксцентриситет. 2 с.п.флы, 2 ил. ность теплообмена по сравнению с мелкодисперсной, вследствии чего процесс межфазного теплообмена между газом и жидкостью протекает малоэффективно с высоким значением показателя политропы, а следовательно требуется большая приводная мощность компрессора. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ и устройство для охлаждения компрессора путем подачи мелкодисперсной жидкости в процессе сжатия, а.с, М 1375845.

Однако данный способ охлаждения компрессора также не является достаточно эффективным, так KdK значительная часть мелкодисперсной жидкости, впрыскиваемой в течение процесса сжатия, практически не используется для отвода теплоты сжатия потому, что к началу интенсивного тепловыделения от сжимаемого газа уже на1717867

po = 225 + (85 — 100) :

30 — l(0.6-0,8) p0 = 225О + (85 — 100) ; ходится на поверхности деталей, формирующих рабочую полость компрессора в виде жидкостной пленки, а поэтому значение показателя политропы процесса сжатия остается высоким и затрачивается дополнительная приводная мощность компрессора.

Цель изобретения — снижение приводliGA мощности компрессора за счет интенсификации теплообмена между сжимаемым газом и охлаждающей жидкостью. Указанная цель достигается тем, что согласно способу охлаждения ротационного компрессора, содержащего корпус с торцовыми крышками и катящимся ротором, установленный на валу с воэможностью взаимодействия с разделительной пластиной, размещенной в радиальном пазу корпуса, путем подачи охлаждающей жидкости в рабочую камеру по каналу, выполненному в торцовой крышке, впрыск жидкости осуществляют начиная с угла поворота вала, равного 90 от средней ликии разделительной пластины, при этом по меньшей мере в од ой из крышек выполнено отверстие для впрыска охлаждающей жидкости в рабочие камеры, расположенное на угловом расстоянии от средней линии разделительной пласпп.ы рр и радиальном расстоянии от оси вращения лала Ro, которые определяются по следующим cooTI!Ошениям:

Rо = vRр — с (0,4 — 0,65)- l(0,6-0 8), где R, — радиус ротора;

l — эксцентриситет ротора.

Предлагаемый способ охлаждения компрессора позволяет избежать охлаждения з«ачительной части мелкодисперсной впрыскиваемой жидкости на начальном участке процесса сжатия, когда жидкости для отвода теплоты сжатия и уплотнения зазороп практически не требуется, а использопать се п течение времени интенсивного выделения теплоты сжатия (момент начала интенсивного выделения теплоты сжатия в ротационном компрессоре с катящимся ротором примерно соответствует углу поворота эксцентрикового вала 90, что позволяет отвести большее количество теплоты от газа к каплям охлаждающей жидкости, а следовательно снизить величину показателя политропы процесса сжатия и приводную мощность компрессора.

Если впрыск жидкости начинать с угла повотора эксцентрикового вала. большего

90О, то это также, как и в случае впрыска жидкости с начала процесса сжатия, приво5

25 дит к уменьшению величины межфазного теплообмена, но в данном случае это происходит за счет того, что снижение площади межфазного теплообмена (так как с ростом давления газа в камере сх<атия перепад давления на устройстве впрыска уменьшается и капли впрыскиваемой жидкости имеют больший размер, а следовательно меньшую удельную поверхность теплообмена), времени теплового взаимодействия и коэффициента теплоотдачи перекрывают увеличение температурного напора между газом и каплями жидкости, в результате чего количество отведенной теплоты. снижается.

Однако следует отметить, что оптимум теплового потока в районе 90 является пологим и в зависимости от условий работы компрессора может смещаться в ту или другую сторону, но достигаемое при этом снижение величины приводной мощности почти не Отл1 чается от значения, полученного при впрыске с угла 90О, Выполняют в торцовой крышке компрессора отверстия на угловом расстоянии от средней линии разделительной пластины и радиальном расстоянии от оси вращения вала Rp, которые определяют по следующим соотношениям;

Ro = Rp е (0,4 0,65) где Rp — радиус ротора;

l- эксцентриситет ротора, Это позволяет осуществлять открытие кромкой ротора отверстия впрыска в момент поворота вала компрессора на угол, равный 90 от средней линии разделительной пластины, т.е. реализовывать предложенный способ охлаждения компрессора.

При этом перекрытие отверстия впрыска ротором происходит в конце процесса сжатия.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый способ охлаждения отличается моментом начала впрыска жидкости в рабочую полость компрессора, который соответствует углу поворота вала, равного 90О, а конструкция для его осуществления — координатам расположения отверстия впрыска. Таким образом предлагаемый способ охлаждения и конструкция для его осуществления соответствует критерию изобретения "Новизна".

Из анализа патентной и научно-технической литературы не известны способы охлаждения и конструкции компрессора. содержащие признаки, отраженные в отличительной части формулы изобретения, На

1717867 основании вышеуказанного отмечаем, что признаки, отраженные в отличительной части формулы изобретения, обладают "существенным отличием", На фиг. 1 изобра>кена конструкция компрессора, реализующая предлагаемый способ охлаждения: на фиг. 2 — вид торцовой крышки компрессора с отверстием для впрыска жидкости.

Компрессор (фиг, 1) содержит цилиндрический корпус 1 с всасывающим окном 2, нагнетательным клапаном 3, радиальным пазом 4, в котором расположена разделительная пластина 5, торцовые крышки 6, в одной из которых выполнено отверстие 7 для впрыска жидкости, эксцентриковый вал 8 с установленным на нем с возможностью взаимодействия с пластиной 5 ротором 9 и образованием в корпусе 1 рабочих камер 10 и 11 соответственно всасывания и сжатия, Компрессор (фиг. 1) работает следуйщим образом.

При вращении эксцентрикового вала 8 (по стрелке) ротор 9 обкатывает цилиндрическую поверхность корпуса 1, при этом в камере 10 происходит процесс всасывания газа, а в противоположной камере 11 — процесс сжатия. В тот момент, когда вал 8 повернется на угол 90 от средней линии разделительной пластины 5 (на фиг, 1 соот-. ветствующее положение ротора показано штриховыми линиями), открывается отверстие 7 в камеру 11 сжатия и начинается впрыск охлаждающей жидкости, заканчивающийся в конце процесса сжатия, в тот момент, когда отверстие 7 перекрывается ротором 9.

После того, как давление в камере 11 сжатия станет равным давлению нагнетания, открывается нагнетательный клапан 3 и, газожидкостная смесь подается на нагнетание, проходит теплообменник, маслоотделитель (на фиг. 1 не показаны). Чистый гаэ поступает к потребителю, а отделившаяся жидкость, находящаяся под давлением нагнетания, используется для впрыска. Отверстие 7 остается перекрытым ротором 9 до тех пор, пока вал 8 вновь не повернется на угол 9ОО, после чего цикл повторяется.

Таким образом реализация предлагаемого способа охлаждения ротационного компрессора и устройства для его охлаждения позволяет снизить приводную мощ5 ность компрессора за счет осуществления впрыска жидкости с угла поворота вала, равного 90, Формула изобретения

10 1. Способ охлаждения ротационного компрессора, содержащего корпус с торцовыми крышками и катящийся ротор, установленный на валу с возможностью взаимодействия с разделительной пласти15 ной, размещенной в радиальном пазу корпуса, путем подачи охлаждающей жидкости в рабочую камеру по каналу, выполненному в торцовой крышке, отличающийся тем, что, с целью снижения приводной мощ20 ности компрессора, впрыск жидкости осуществляют начиная с угла поворота вала, равного 90 от средней линии разделительной пластины, 2. Ротацианный компрессор с катящим25 ся ротором, содержащий цилиндрический корпус с каналами подвода и отвода рабочей среды и радиальным пазом с разделитель,ой пластиной, торцовые крышки и зксцентриковь йл вал с установленным на

30 нем с возможностью взаимодействия с пластиной ротором и образованием в корпусе рабочи> . камер всасывания и нагнетания, при этом по меньшей мере в одной из крышек выполнено отверстие для впрыска

35 охлаждающей жидкости в рабочие камеры, отличающийся тем, что, с целью снижения приводной мощности компрессора, отверстие для впрыска жидкости выполнено на угловом расстоянии от средней

10 линии разделительной пластины рр и радиBflbHof расстоянии От Оси вращения Вдлд

Ro, которые определяются по следующим соотношениям;

p, =- 225 + (85-100) ;

Ho = уйр — е (0,4 — 0,65)-l (0,6 — 0,8), где Hl> — радиус ротора;

1 — зксцентриситет ротора.

1717867 .1

Составитель И. Титов

Редактор С. Кулакова Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор О, Кундрик

Заказ 865 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101