Роторный компрессор

 

Использование: в системах, используемых для нагнетания газов, з частности в роторных компрессорах. Цель: повышение производительности компрессора. Сущность изобретения: роторный компрессор содержит ступень сжатия рабочего тела, включающую корпус с перегородками, в расточке которого установлен на валу ротор с секторными поршнями с образованием рабочих камер, и механизм привода ротора, включающий электродвигатель, закрепленИзобретение относится к области насосои комлрессоростроения и может быть использовано для нагнетания рабочего тела в автономных криогенных микросистемах активного действия.. Известна роторная машина, содержащая концентрично установленные корпус с вращающимися перегородками и ротор в нем с поршнями, крышки с всасывающими и нагнетательными окнами, механизм синхронизации движения ротора и перегородок и привод. ный на его валу кривошип с размещенными на нем подшипниками качений, установленную на подшипниках втулку с закрепленными на ней пальцами и размещенное на последних центральное кольцо, связанное с роторами посредством муфт, оси кривошипа и вала электродвигателя расположены между собой под углом, равным половине максимального угла поворота ротора, а оси пальцев и кривошипа проходят через точку пересечения осей валов компрессора и электродвигателя, при этом компрессор снабжен, по меньшей мере, еще одной дополнительной ступенью сжатия рабочего тела , клапанами и теплообменником, ступени компрессора связаны между собой кинема- . тически посредством муфты, а теплообменник размещен между ступенями и выполнен в виде полого цилиндра с кольцевыми канавками , установленного в цилиндрическом корпусе теплообменника, имеющем каналы подвода и отвода рабочего тела, в которых расположены клапаны. Положительный эффект: повышение производительности компрессора . 5 ил. Недостатками являются сложность и недолговечность конструкции. Известна роторная машина, содержащая корпус с всасывающими окнами два ротора с вращающимися лопатками, торцевые крышки с нагнетательными окнами, регулирующие диски, вал, планетарную передачу с шатуном и колен валом, зубчатую передачу и привод. Недостатки конструкции - сложность и недолговечность. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является роторный ел с -ч ю о N3 4

СОЮЗ СОВЕ ГСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5t)5 . Г 04 С 18/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4799244/29 (22) 05.03.90 (46) 30,01.93, Бюл. N 4 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро по криогенной технике с

Опытным производством Физико — технического института низких температур

АН УССР (72) В.Н.Замошников, Б,Н.Муринец — Маркевич и И.E.Ëåâ÷óê (56) Авторское свидетельство СССР

М 1740782, кл. F 04 С 23/02, 1991, (54) РОТОРНЫЙ КОМПРЕССОР (57) Использование: в системах, используемых для нагнетания газов, в частности в роторных компрессорах. Цель: повышение производительности компрессора. Сущность изобретения: роторный компрессор содержит ступень сжатия рабочего тела, включающую корпус с перегородками, в расточке которого установлен на валу ротор с секторными поршнями с образованием рабочих камер, и механизм привода ротора, включающий электродвигатель, закреплен.1

Изобретение относится к области насосо-, и компрессоростроения и может быть использовано для нагнетания рабочего тела в автономных криогенных микросистемах активного действия.

Известна роторная машина, содержащая концентрично установленные корпус с вращающимися перегородками и ротор в нем с поршнями, крышки с всасывающими и нагнетательными окнами, механизм синхронизации движения ротора и перегородок и привод, „„5U„,, 1791624 А1 ный на его валу кривошип с размещенными на нем подшипниками качения, установлен. ную на подшипниках втулку с закрепленными на ней пальцами и размещенное на последних центральное кольцо, связанное с роторами посредством муфт, оси кривошипа и вала электродвигателя расположены между собой под углом, равным половине максимального угла поворота ротора, а оси пальцев и кривошипа проходят через точку пересечения осей валов компрессора и электродвигателя, при этом компрессор снабжен, по меньшей мере, еще одной дополнительной ступенью сжатия рабочего тела, клапанами и теплообменником, ступени компрессора связаны между собой кинема, тически посредством муфты, а теплообменник размещен между ступенями и выполнен в виде полого цилиндра с кольцевыми канавками, установленного в цилиндрическом корпусе теплообменника, имеющем каналы подвода и отвода рабочего тела, в которых расположены клапаны. Положительный эффект, повышение производительности компрессора, 5 ил.

Недостатками являются сложность и недолговечность конструкции.

Известна роторная машина, содержащая корпус с всасывающими окнами два ротора с вращающимися лопатками, торцевые крышки с нагнетательными окнами, регулирующие диски, вал, планетарную передачу с шатуном и колен валом, зубчатую передачу и привод.

Недостатки конструкции — сложность и недолговечность, Наиболее близким по технической сущ. ности к предложенному является роторный

1791624 компрессор, содержащий ступень сжатия рабочето тела, включающую корпус с перегородками, в расточке которого установлен на валу ротор с секторными поршнями с образованием рабочих камер и механизм привода ротора, вкльочающий электродвигатель и закрепаенный на его валу кривошигг с размфЩе tHbl MM на нем подшипниками качения; установленную на подшипйиках втулку с закрепленными на ней пальцами и размещенное на последних" центральное кольцо, связанное с роторами посредством муфт, при этом оси кривошипа и вала электродвигателя расположены между собой под углом, равным половине максимального угла поворота ротора, а оси пальцев и кривошипа проходят через точку пересечения осей валов компрессора и электродвигателя, Недостатком прототипа является пониженная производительность вследствие низкого коэффициента наполнения.

Цель изобретения — повышение производительности компрессора за счет установки не менее одной дополнительной ступени сжатия и межступенчатого теплообменника.

Поставленная цель достигается тем, что в известном роторном компрессоре, содержащем ступень сжатия рабочего тела, включающую корпус с перегородками, в расточке которого установлен на валу ротор с секторными поршнями с образованием рабочих камер, и механизм привода поршня, включающий электродвигатель и закрепленный на его валу кривошип с размещенными на нем подшипниками качения, установленную на подшйпниках втулку с закрепленными на ней пальцами и размещенное на последних центральное кольцо, связанное с роторами посредством муфт, при этом оси кривошипа и вала электродви гателя расположены между собой под углом, равным половине максимального угла поворота ротора, а оси пальцев и кривошипа проходят через точку пересечения осей валов компрессора и электродвигателя, компрессор снабжен, по крайней мере. одной дополнительной ступенью сжатия рабочего тела и теплообменником, при этом ступени связаны между собой кйнематически посредством муфт, а теплообменник размещен между ступенями и .выполнен в виде полого цилиндра с кольцевыми канавками,. установленного в цилиндрическом корпусе теплообменника, имеющем каналы подвода и отвода рабочего тела, в которых расположены клапаны.

=..;; На фиг. 1 схематично показан продольный разрез компрессора по электродвигателю; на фиг, 2 — продольный разрез А-А по цилиндрам компрессора; на фиг. 3 — поперечный разрез цилиндров Б-Б; на фиг. 4— продольный разрез А-А по цилиндрам двухступенчатого компрессора; на фиг, 5 — вариант продольного разреза А-А по цилиндрам трехступенчатого комп рессора

Компрессор содержит встроенный асинхронный двигатель 1, у которого корпус

10 2 выполнен эа одно целое с картером 3, механизм 4 преобразования вращательного движения вала 5 электродвигателя 1 в неполное поворотное движение ведомого вала 6 и два роторных цилиндра 7 (ступени

15 сжатия), кинематически связанных между

55 собой муфтами 8, Встроенный асинхронный

",лектродвигатель. 1 состоит из статора 9, запрессованного в корпус 2, подшипникового щита 10, радиальных подшипников 11 и 12, короткозамкнутого ротора 13, установленного на ведомом валу 5, который снабжен кривошипом 14, расположенным под углом к общей оси коренных шеек sana 5, равным половине угла неполного поворота ротора 15 с секторообразными поршнями

16, и центром вращения, совпадающим с точкой пересечения общей оси коренных шеек вала 5 и оси вала 6, расположенного перпендикулярно к оси вала 5, Механизм 4 преобразования движения размещен в картере 3 и состоит из центрального кольца 17, снабженного двумя оппозитными пальцами

18 и подвижно установленного на кривоши пе 14 при помощи двух радиально-упорных подшипников качения 19 и ведомого вала 6, подвижно установленного при помощи двух радиальных подшипников 20, смонтированных в крышках 21, и подвижно соединенного с пальцами 18 центрального кольца 17 при помощи игольчатых подшипников 22.

Каждая ступень сжатия 7 состоит из цилиндрического корпуса 23, в котором диаметрально противоположно, закреплены секторообразные перегородки 24 и концентрично установлен в подшипниках 25 ротор

15 с диаметрально противоположно закрепленнымими на нем секторообразными поршнями 16, клапанной доской 26 с всасывающими 27 и нагнетательными 28 клапанами и торцевой крышкой 29. В каждом роторном цилиндре 7 образуется по четыре рабочей полости, На уплотняющие поверхности (цилиндрические и торцевые) ротора 15 и поршней 16 нанесен тонкий слой твердого самосмазывающего покрытия, облегчающий переработку и предохраняющий от задиров. В мертвых точках ротора 15 зазор между боковыми гранями перегородок 24 и поршней 16 не превышает

0,1-0,2 мм. С каждой стороны картера 3

1791624

20

30

50 может быть установлено на одной геометрической оси несколько роторных цилиндров 7 с межступенчатыми встроенными холодильниками — теплообменниками 30 (фиг. 4 и 5).

Каждый встроенный холодильник-теплообменник (фиг, 5) представляет собой полый цилиндр 30 с кольцевыми канавками 31 для прохода сжатого рабочего тела, нарезанными по периферии теплообменника 30, плотно установленную в корпусе 32 теплообменника, уплотняемую по торцам в стыке с клапанными досками 26 и образующую ресиверы 33 и 34. Картер закрыт крышкой

35.

Компрессор работает следующим образом.

При вращении вала 5 электродвигателя

1 оси кривошипа 14 и центрального кольца

17 описывают коническую поверхность, вершина которой совпадает с центром вращения — точкой пересечения осей валов 5 и

6 кривошипа 14 и пальцев 18. наклон образующей конуса равен углу р<. При этом общая ось пальца 18 удерживается валом 6 в плоскости, перпендикулярной Оси ведомого вала 6, в результате чего сложное движение центрального кольца 17 разлагается на вращательном движении относительно кривошипа 14 и неполноповоротное движение пальцев 18 в плоскости, перпендикулярной оси ведомого вала 6, т. е. в неполноповоротное движение ведомого вала 6, муфт 8 и роторов 15 (поворот по часовой стрелке и поворот против часовой стрелки) При повороте ротора 15(фиг. 3) по часовой стрелке впереди поршней 16 в полостях

В и Г происходит сначала сжатие рабочего тела до давления нагнетания, а затем после открытия нагнетательных клапанов 28 — выталкивание рабочего тела в ресивер высокого давления. Сзади поршней 16 в полостях

Д и Е происходит в это время сначала расширение рабочего тела из мертвого пространства полостей Д и Е до давления всасывания, а затем после открытия всасывающих клапанов 27- наполнение полостей

Д и Е иэ ресивера низкого давления.

При повороте ротора 15 против часовой стрелки впереди поршней 16 в полостях Д и

Е происходит сначала сжатие рабочего тела до давления нагнетания, а затем после открытия нагнетательных клапанов 28 — выталкивание рабочего тела в ресивер высокого давления. Сзади поршней 16 в полостях В и Г происходит в это время сначала расширение рабочего тела из мертвого пространства полостей В и Г до давления всасывания, а затем после открытия всасывающих клапанов 27 — наполнение полостей В и Г из ресивера низкого давления.

Далее процесс компримирования рабочего тела в полостях В и Г, Д и Е повторяется.

При многоступенчатом сжатии рабочее тело охла>кдается до начальной температуры в межступенчатых встроенных холодильниках-теплообменниках, В процессе нагнетания через открытые клапаны 28 сжатое рабочее тело выталкивается в ресивер

33 и частично перекачивается по кольцевым канавкам 31 в ресивер 34, огдавая тепло сжатия втулке 30 и корпусу 32 теплообменника, от которого тепло непрерывно отво.Дится в окружающую среду. Процесс охлаждения сжатого рабочего тела протекает интенсивно. При этом температура теплообменника 30 и корпуса 32 повышаются.

В процессе расширения нагнетательные клапаны 28 закрыты, сжатое рабочее тело перетекает по кольцевым канавкам 31 из ресивера 33 в ресивер 34 до выравнивания давления в них продолжает охлаждаться в канавках 31, В процессе всасывания клапаны 27 открываются и сжатое рабочее тело полностью перетекает из ресиверов 34 и 33 в рабочие полости цилиндров, при этом, сжатое рабочее тело, перетекающее по канавкам 31, охлаждается окончательно. В процессе сжатия клапаны 27 и 28 закрыты, рабочее тело в каналах 31 неподвижно, от корпуса 32 тепло продолжает отводиться в окружающую среду и температура втулки 30 и корпуса 32 понижается до начальной. Далее цикл охлаждения сжатого рабочего тела, теплообменника 30 и корпуса 32 повторяется.

При заданных потребляемой мощности и давлении нагнетания рабочего тела и постоянной величине мертвого пространства цилиндра производительность компрессора определяется повышением коэффициен.та наполнения цилиндров, который зависит от степени сжатия в ступени и рода рабочего тела, По сравнению с одноступенчатым в двухступенчатом компрессоре производительность повышается = в 1,5 раза, в трехступенчатом = в 1,7 раза, в четырехступенчатом = в 1,8 раза и т, д.

По сравнению с прототипом обьемная производительность заявляемого компрессора повышается = в 1,7 раза, Формула изобретения

Роторный компрессор, содер>кащий ступень сжатия рабочего тела, включающую корпус с перегородками, в расточке которого установлен на валу ротор с секторными поршнями с образованием рабочих камер, и механйзм привода ротора, включающий электродвигатель, закрепленный на-его валу кривошип с размещенными на нем подшипниками качения, установленную на подШйпниках втулку с закрепленными на ней пальцами и размещенное на последних центральное кольцо, связанное с роторами посредством муфт, при этом оси кривошипа и вала-электродвигателя расположены меж- . ду собой rio4 углом, равным половине максимального угла поворота ротора; а оси пальцев и крйвошипа проходят через точку пересечен11й осей валов компрессора и электродвигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, компрессор снабжен по меньшей мере одной дополнительной ступенью сжатия ра5 бочего тела, клапанами и теплообменником, при этом ступени связаны между собой кинематически посредством муфты, а теплообменник размещен между ступенями и выполнен в виде полого цилиндра с кольце10 выми канавками, установленного s цилиндрическом корпусе теплообмен ника, имеющем кайалы подвода и отвода рабочего тела, в которых расположены клапаны.

1791624

Фиг, 2

1791 624

- Составитель А.Шпара

Техред M.Ìîðãå Hòàë

Корректор О.Крав4ова

Редактор

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

Заказ 143 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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