Ротационный компрессор

 

Использование: в компрессоростроении и предназначено для сжатия и перемещения газа из области низкого давления в область высокого давления. Сущность изобретения: крутящий момент подается на концентричные валы 9, 10 и поршни 11, 12, которые вращаются в камере 2 с переменной угловой скоростью так, что образованные ими рабочие ячейки 13 (14) периодически изменяют свой объем от min до max и наоборот. При достижении объемом рабочей ячейки max она отсекается от окна 3 кромкой 7, а затем начинается процесс сжатия газа, который протекает-до тех пор, пока ячейка 13 (14) не начнет взаимодействовать с окном 4. В процессе нагнетания имеют место гидравлические потери, когда ячейка 13 (14) пройдет заднюю кромку 8, давление газа в этой ячейке будет больше, чем в камере нагнетания и окне 4, то при min объеме рабочей ячейки 13, газ по проточке 15 будет продолжать поступать в окно 4 из ячейки 13, т.е. снижаются утечки газа в ячейку 14, в которой начнется процесс сжатия. Такое снижение давления обуславливает снижение индикаторной работы. 2 ил. 16 1 13 (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю F 04 С 18/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) FОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ V

СО

Cd

К)

7?

Puz /

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4805868/29 (22) 27,03.90 (46) 15,01.93. Бюл, М 2 (71) Омский политехнический институт (72) В.Л,Юша и С,Ю.Пахотин (56) Патент США N 2394337, кл, 418 — 39, 1946, (54) РОТАЦИОННЫЙ КОМПРЕССОР (57) Использование: в компрессоростроении и предназначено для сжатия и перемещения газа из области низкого давления в область высокого давления. Сущность изобретения: крутящий момент подается на концентричные валы 9, 10 и поршни 11, 12, которые вращаются в камере 2 с переменной угловой скоростью так, что образованные ими рабочие ячейки 13 (14) „„ Ы„„1788328 А1 периодически изменяют свой объем от min до max и наоборот. При достижении объемом рабочей ячейки тах она отсекается от окна 3 кромкой 7, а затем начинается процесс сжатия газа, который протекает до тех пор, пока ячейка 13 (14) не начнет взаимодействовать с окном 4. В процессе нагнетания имеют место гидравлические потери, когда ячейка 13 (14) пройдет заднюю кромку

8, давление газа в этой ячейке будет больше, чем в камере нагнетания и окне 4, то при min объеме рабочей ячейки 13, газ по проточке

15 будет продолжать поступать в окно 4 из ячейки 13, т.е, снижаются утечки газа в ячейку 14, в которой начнется процесс сжатия.

Такое снижение давления обуславливает снижение индикаторной работы, 2 ил.

1 7Е

1788328

Изобретение относится к компрессоростроению и предназначено для сжатия и перемещения газа из области низкого давления в область высокого давления, Известна конструкция ротационного компрессора, содержащего корпус с цилиндрической рабочей камерой и устройствами газораспределения, концентричные валы, размещенные в корпусе, поршни, установленные на валах с образованием в рабочей камере торообразных рабочих ячеек,и механизм привода поршней и валов, Недостатком такого компрессора является то, что при минимальном объеме торообразной рабочей ячейки после окончания процесса нагнетания за счет гидравлических потерь в процессе нагнетания давление рабочего газа в этой ячейке больше, чем давление газа в камере нагнетания. При этом увеличиваются потери производительности и индикаторные потери. что ведет к снижению экономичности работы компрессора.

Наиболее близкой является конструкция ротационного компрессора, содержащего корпус с рабочей камерой и камерой синхронизации, камерами всасывания и нагнетания, каждое из которых имеет переднюю и заднюю кромки, размещенные в корпусе концентричные валы, на каждом из которых закреплен поршень секторного типа, а в камере синхронизации размещен механизм синхронизации валов.

По сравнению с описанным выше аналогом потери давления в окне нагнетания в данной конструкции меньше, так как здесь отсутствуют самодействующие запорные органы. Следовательно, становится меньше и давление (и масса) порции газа, которая остается в рабочей ячейке после окончания процесса нагнетания. Однако давление этой порции газа остается больше давления газа в камере нагнетания, так как гидравлические потери газа в окне нагнетания имеют место. Эти потери растут с увеличением частоты вращения роторов. При этом, естественно, растут потери производительности и растет энергопотребление компрессора, Целью изобретения является повышение производительности.

Поставленная цель достигается тем, что ротационный компрессор содержит корпус с окнами всасывания и нагнетания и цилиндрической рабочей камерой, размещенные в камере концентричные валы, на каждом из которых закреплен, по меньшей мере, один поршень секторного типа, и механизм синхронизации валов, размещенный в камере синхронизации, при этом компрессор снабжен вкладышем, выполненным из анти5

55 фрикционного материала, на цилиндрической поверхности рабочей камеры на участке между задней кромкой окна нагнетания и передней кромкой окна всасывания выполнена профилированная проточка, в которой закреплен вкладыш, при этом проточка сообщена с окном нагнетания, а площадь ее проходного сечения уменьшается в направлении вращения поршней, На фиг.1 схематично показан поперечный разрез ротационного компрессора; на фиг,2 — индикаторные диаграммы рабочего процесса прототипа и заявляемого устройства, Ротацион ный комп рессор (фиг.1) содержит корпус 1 с рабочей камерой 2 и камерами синхронизации, всасывания и нагнетания (условно не показаны), окнами всасывания 3 и нагнетания 4, каждое из которых имеет переднюю кромку 5, 6 и заднюю кромку 7, 8, размещенные в корпусе

1 в опорных узлах с возможностью вращения концентричные валы 9, 10, На валу 9 закреплен поршень секторного типа 11; на валу 10 закреплен поршень секторного типа

12 (место соединения деталей 10 и 12 в разрез не попало), B камере синхронизации размещен механизм синхронизации валов

9, 10 (условно не показан), Поверхности камеры 2 и поршней 11, 12 образуют между собой торообразные рабочие ячейки секторного типа 13, 14. На внутренней поверхности рабочей камеры 2 между кромками 5 и

8 вдоль кромки 8 окна 4 выполнена проточка

15,соединяющаяся с окном 4,Площадь проходного сечения проточки 15, измеряемая в радиальной плоскости, проходящей через ось вращения валов 9, 10, увеличивается в направлении от кромки 5 к кромке 8. На поверхности проточки 15 установлен вкладыш 16, выполненный из антифрикционного материала и выступающий над зеркалом поверхности рабочей камеры 2.

Ротационный компрессор работает следующим образом.

Крутящий момент, подаваемый на приводной вал компрессора, через механизм синхронизации подается на концентричные валы 9, 10 и поршни 11, 12, При этом поршни

11, 12 вращаются в камере 2 с переменной угловой скоростью так, что образованные ими рабочие ячейки 13 (14) периодически изменяют свой объем от минимальной величины до максимальной и наоборот, При увеличении объема рабочих ячеек 13 (14) от минимальной величины происходит обратное расширение газа в них до момента соединения этих ячеек с окном всасывания 3; при дальнейшем увеличении их объема они заполняются через окно 3 свежей порцией

1788328

) pc{ газа, При достижении объемом рабочей ячейки максимальной величины она отсекается от окна 3 кромкой 7; и затем начинается уменьшение объема рабочей ячейки, то есть сжатие газа. Процесс сжатия протекает до тех пор, пока ячейка 13 (14) не начинает взаимодействовать с окном 4; в этом случае начинается процесс нагнетания и газ выталкивается из рабочей ячейки в окно 4. Так как в процессе нагнетания имеют место гидравлические потери, то к тому моменту, когда ячейка 13 (14) пройдет заднюю кромку 8, давление газа в этой ячейке будет больше, чем в камере нагнетания и окне 4, поэтому при минимальном объеме рабочей ячейки

13, показанном на чертеже, газ по проточке

15 будет продолжать поступать в окно 4 из ячейки 13, При этом снижается количество газа в ячейке 13, которое переносится в окно 3, снижается также давление газа в ячейке 13 и, следовательно, снижаются утечки газа в ячейку 14, в которой начинается процесс сжатия, по зазорам (например, по зазору между поршнем 12 и валом 9). Такое снижение давления обусловливает снижение индикаторной работы, потребляемой компрессором. Сказанное хорошо иллюстрируется представленными на фиг.2 индикаторными диаграммами. Здесь диаграмма изменения давления в зависимости от изменения объема рабочей ячейки 1-2 — 3 — 4-5-1 характерна для прототипа, Очевидно, что рабочий процесс прототипа сопровождается большими индикаторными потерями в процессе нагнетания (площадка 2 — 3 — 4 — 2). При этом процесс всасывания должен начинаться в точке 5, то есть, полезный описанный объем определяется величиной отрезка 5-1. При работе заявляемого устройства рабочий процесс заметно изменяется (диаграмма 1—

2 — 3 — 4 — 5 — 1); во-первых, за счет дополнительного выталкивания газа в камеру нагнетания по проточке 15 снижается давление в рабочей ячейке и индикаторные потери на нагнетании (площадка 2 — 3 — 4 — 2 меньше площадки 2 — 3 — 4 — 2); во-вторых, за счет снижения количества газа, остающегося в рабочей ячейке, процесс всасывания должен начинаться в точке 5, то есть, по сравнению с прототипом, полезный описанный объем увеличивается и определяется длиной отрезка 5 — 1, то есть увеличивается производительность, Следует также отметить, что проточка

5 15 является как бы продолжением окна 4, что позволяет снижать индикаторные потери на конечном участке процесса нагнетания.

Вкладыш 16 позволяет уменьшить про10 ходное сечение зазора, образованного внешними поверхностями поршней 11, 12 и поверхностью камеры 2 и заключенного между кромками 5 и 8. При этом снижаются утечки газа из окна 4 в окно 3 и тем самым

15 также увеличивается производительность компрессора, Таким образом, предлагаемое устройство позволяет обеспечить повышение произ-, водительности компрессора за счет

20 снижения индикаторных потерь в процессе нагнетания и снижения остаточного количества сжатого газа в рабочей ячейке. По сравнению с прототипом, по предварительной оценке, производительность компрессора и

25 его экономичность повысятся на 2 — 4%. Отсутствие достаточного количества необходимых данных не позволяет оценить величину экономического эффекта от использования заявляемого технического ре30 шения.

Формула изобретения

Ротационный компрессор, содержащий корпус с окнами всасывания и нагнетания и цилиндрической рабочей камерой, разме35 щенные в камере концентричные валы, на каждом из которых закреплен по меньшей мере один поршень секторного типа, и механизм синхронизации валов, размещенный в камере синхронизации, о т л и ч а ю40 шийся тем, что, с целью повышения производительности, компрессор снабжен вкладышем, выполненным из антифрикционного материала, на цилиндрической поверхности рабочей камеры на участке между задней

45 кромкой окна нагнетания и передней кромкой окна всасывания выполнена профилированная проточка, в которой закреплен вкладыш, при этом проточка сообщена с окном нагнетания, а площадь ее проходного

50 сечения уменьшается в направлении вращения поршней.

1788328

Составитель В.Юша

Техред М.Моргентал Корректор М.Демчик

Редактор А,Пигина

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

Заказ 64 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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