РОТАЦИОННАЯ МАШИНА Российский патент 1994 года по МПК F04C2/344 F04C18/344 

Изобретение относится к двигателе-, насосо- и компрессоростроению и может быть использовано в качестве насосов, вакуум-насосов, компрессоров и двигателей холодильных машин, медицинской и бытовой техники.

Известен ротационно-пластинчатый компрессор, содержащий корпус, установленные в нем статорное кольцо с профилированной внутренней полостью и торцовыми крышками, установленный в кольце на валу ротор с пазами и размещенными в них с возможностью перемещения и образования рабочих камер разделительными пластинами, каналы подвода и отвода рабочей среды и выпускные клапаны [1].

Известен ротационно-пластинчатый компрессор, содержащий корпус, установленные в нем статорное кольцо с профилированной внутренней полостью и торцовыми крышками, установленный в кольце на валу ротор с пазами и размещенными в них с возможностью перемещения и образования рабочих камер разделительными пластинами, каналы подвода и отвода рабочей среды и выпускные клапаны [2].

Недостатком обоих известных технических решений являются высокие энергетические потери вследствие того, что в компрессоре требуется подача рабочей среды в канал отвода с частотой в диапазоне 150-600 Гц, а применяемый язычковый выпускной клапан, имеющий недостаточное быстродействие из-за закрепления упругой пластины (язычка) с одной ее стороны, не может обеспечить достижения указанных частот срабатывания клапана.

Задержка с открытием язычкового клапана приводит к тому, что требуются затраты излишних усилий на его открытие, а при задержке с закрытием язычкового клапана осуществляется обратный переток рабочей среды из канала отвода в рабочую камеру - все это приводит к излишним энергетическим затратам.

Кроме того, удар язычка по седлу клапана и дополнительные подскоки приводят к излишнему шуму, что является недопустимым для компрессоров холодильных машин, медицинской и бытовой техники.

Цель изобретения - повышение КПД машины путем обеспечения возможности подачи рабочей среды в канал отвода с частотой в диапазоне 150-600 Гц и снижение шума работы путем уменьшения силы удара пластины по седлу клапана.

Указанная цель достигается за счет того, что в ротационной машине, содержащей корпус, размещенные в нем статорное кольцо с профилированной внутренней поверхностью и торцовыми крышками, концентрично установленный в кольце на валу ротор с пазами и размещенными в них с возможностью перемещения и образования рабочих камер разделительными пластинами, каналы подвода и отвода рабочей среды и выпускные клапаны, в торцовой крышке в зоне каждого канала отвода выполнена выемка, выпускной клапан выполнен в виде закрепленного в выемке седла, установленной на нем ограничительной втулки с радиальными пазами и расположенной со стороны седла цилиндрической полостью, в которой свободно размещена пластина, внутренняя полость втулки сообщена посредством радиальных пазов с цилиндрической полостью втулки, а высота h[M] цилиндрической полости определяется из выражения
_{≅h≅1,71·10}-6 , где ΔP_отк=0,8·10⁵- постоянная величина для ротационных машин бытовых холодильников, характеризующая перепад давления на пластине, необходимый для ее подъема;
- постоянная величина для ротационных машин бытовых и медицинских приборов, характеризующая перепад давления на пластине, необходимый для ее подъема,
Q = 10 - постоянная величина для ротационных машин бытовых холодильников, характеризующая производительность ротационной машины, л/мин;
Q = 20;60 - постоянная величина для ротационных машин бытовых и медицинских приборов, характеризующая производительность ротационной машины, л/мин;
Z_л = 3÷12 - число разделительных пластин в ротационной машине;
n_к = 2÷4 - число выпускных клапанов в ротационной машине;
μ = 6,3˙10^-6 - постоянная величина для ротационных машин бытовых холодильников, характеризующая динамическую вязкость рабочей среды,
μ = 0,915˙10^-4 - постоянная величина для ротационных машин бытовых и медицинских приборов, характеризующая динамическую вязкость рабочей среды.

На фиг.1 изображен продольный разрез ротационной машины; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг.3 - узел I на фиг.1; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3.

Ротационная машина содержит корпус 1, размещенные в нем статорное кольцо 2 с профилированной внутренней поверхностью 3 и торцевыми крышками 4 и 5, концентрично установленный в статорном кольце 2 на валу 6 ротор 7 с пазами 8 и размещенными в них с возможностью перемещения и образования рабочих камер 9 разделительными пластинами 10, в торцовой крышке 5 выполнены каналы 11 и 12 подвода и отвода рабочей среды. В торцовой крышке 5 в зоне каждого канала 12 отвода выполнена выемка 13.

Выпускной клапан выполнен в виде закрепленного в выемке 13 седла 14, установленной на нем ограничительной втулки 15 с радиальными пазами 16 и расположенной со стороны седла 14 цилиндрической полостью 17, в которой свободно размещена пластина 18, внутренняя полость 19 ограничительной втулки 15 сообщена посредством радиальных пазов 16 с цилиндрической полостью 17 ограничительной втулки 15, а высота h[M] цилиндрической полости определяется из выражения
1,06·10^-8 ≅ h≅ 1,71·10^-6
(1) где ΔP_отк=0,8·10⁵- постоянная величина для ротационных машин бытовых холодильников, характеризующая перепад давления на пластине, необходимый для ее подъема;
ΔP_отк= 0,28·10⁵ - постоянная величина для ротационных машин бытовых и медицинских приборов, характеризующая перепад давления на пластине, необходимый для ее подъема;
Q = 10 - постоянная величина для ротационных машин бытовых холодильников, характеризующая производительность ротационной машины, л/мин;
Q = 20;60 - постоянная величина для ротационных машин бытовых и медицинских приборов, характеризующая производительность ротационной машины, л/мин;
Z_л = 3÷12 - число разделительных пластин в ротационной машине;
n_к = 2÷4 - число выпускных клапанов в ротационной машине;
μ = 6,3˙10^-6 - постоянная величина для ротационных машин бытовых холодильников, характеризующая динамическую вязкость рабочей среды;
μ = 0,915˙10^-4 - постоянная величина для ротационных машин бытовых и медицинских приборов, характеризующая динамическую вязкость рабочей среды.

Вал 6 соединен с электродвигателем 20.

Ротационная машина в варианте компрессора работает следующим образом.

При включении электродвигателя 20 и вращении ротора 7 разделительные пластины 10 под действием центробежных сил и сил газодинамического давления выдвигаются из пазов 8, прижимаются к профилированной внутренней поверхности 3 статорного кольца 2 и скользят по ней.

При увеличении объема каждой рабочей камеры 9 рабочая среда проходит через канал 11 подвода в рабочую камеру 9 - фаза всасывания.

Когда рабочая камера 9 постепенно уменьшается в объеме, рабочая среда, содержащаяся внутри нее, сжимается - фаза нагнетания и сжатая рабочая среда поступает в канал 12 отвода - фаза выхлопа, приподнимается пластина 18 на высоту h цилиндрической полости 17 и через радиальные пазы 16 поступает во внутреннюю полость 19 ограничительной втулки 15, далее в полость корпуса 1 и к потребителю.

Примеры определения высоты h цилиндрической полости.

В ротационно-пластинчатом компрессоре для бытовых холодильников, работающем на хладагенте, при числе разделительных пластин Z_л = 8, числе выпускных клапанов n_к = 2, μ = 6,3˙10^-6, при производительности 10 л/мин Q = 10, Δр_отк = 0,8˙10⁵ из выражения (1) определяем, что высота h цилиндрической полости находится в диапазоне
1,06·10^-8 = 0,07·10^-3 М
1,71·10^-6 = 2,13·10^-3 М
0,07˙10^-3 М ≅ h ≅ 2,13˙10^-3 М.

Таким образом, высота h цилиндрической полости должна находиться в диапазоне 0,07˙10^-3-2,13˙10^-3 м и конкретное ее значение, например h = 0,4˙10^-3 м, выбирается исходя из конкретных габаритных размеров компрессора.

В ротационно-пластинчатом компрессоре для бытовых и медицинских приборов, работающем на воздухе, при числе разделительных пластин Z_л = 4, числе выпускных клапанов n_к = 2, μ = 0,915˙10^-4, при производительности 20 л/мин Q = 20, ΔP_отк = =0,28˙ 10⁵ из выражения (1) определяем, что высота h цилиндрической полости находится в диапазоне
1,06·10^-8 = 0,21·10^-3 М
1,71·10^-6 = 3·10^-3 M
0,21˙10^-3 М≅ h ≅ 3˙10^-3 М.

Таким образом, высота h цилиндрической полости должна находиться в диапазоне 0,21˙10^-3-3˙10^-3 м и конкретное ее значение, например h = 0,6˙10^-3 м, выбирается из конкретных габаритных размеров компрессоров.

Использование: в качестве насосов, вакуум-насосов, компрессоров и двигателей холодильных машин. Сущность изобретения: в корпусе размещено стопорное кольцо с профилированной внутренней поверхностью. В кольце на валу концентрично установлен ротор с пазами. В пазах с образованием рабочих камер и возможностью перемещения размещены разделительные пластины. В торцовой крышке в зоне каждого канала отвода выполнена выемка. Выпускной клапан выполнен в виде закрепленного в выемке седла, установленной на нем ограничительной втулки с радиальными пазами и расположенной со стороны седла цилиндрической полостью. В полости свободно размещена пластина. Внутренняя полость втулки сообщена радиальными пазами с цилиндрической полостью втулки. Высоту полости определяют по заданному уравнению. 4 ил.

РОТАЦИОННАЯ МАШИНА, содержащая корпус, размещенное в нем статорное кольцо с профилированной внутренней поверхностью и торцевыми крышками, концентрично установленный в кольце на валу ротора с пазами и размещенными в них с возможностью перемещения и образования рабочих камер разделительными пластинами, каналы подвода и отвода рабочей среды и выпускные клапаны, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД и снижения шума, в торцевой крышке в зоне каждого канала отвода выполнена выемка, выпускной клапан выполнен в виде закрепленного в выемке седла, установленной на нем ограничительной втулки с радиальными пазами и расположенной со стороны седла цилиндрической полостью, в которой свободно размещена пластина, внутренняя полость втулки сообщена посредством радиальных пазов с цилиндрической полостью втулки, а высота h цилиндрической полости определяется из выражения
_{≅h≅1,71·10}-6 ,
где Δ P_отк = 0,8˙10⁵ - постоянная величина для ротационных машин бытовых холодильников, характеризующая перепад давления на пластине, необходимый для ее подъема;
Δ P_отк = 0,28˙10⁵ - постоянная величина для ротационных машин бытовых и медицинских приборов, характеризующая перепад давления на пластине, необходимый для ее подъема;
Q = 10 - постоянная величина для ротационных машин бытовых холодильников, характеризующая производительность ротационной машины, л/мин;
Q = 20; 60 - постоянная величина для ротационных машин бытовых и медицинских приборов, характеризующая производительность ротационной машины, л/мин;
Z_л = 3 - 12 - число разделительных пластин в ротационной машине;
n_к = 2 - 4 - число выпускных клапанов в ротационной машине;
μ = 6,3˙10^-6 - постоянная величина для ротационных машин бытовых холодильников, характеризщующая динамическую вязкость рабочей среды;
μ = 0,915˙10^-4 - постоянная величина для ротационных машин бытовых и медицинских приборов, характеризующая динамическую вязкость рабочей среды.