КОМПРЕССОР ДЛЯ АГРЕССИВНЫХ СРЕД Российский патент 1999 года по МПК F04B35/02 

Изобретение относится к области механики, в частности, к устройству компрессоров, работающих в агрессивных средах.

Известно устройство машины объемного вытеснения, в которой приводной вал отделен от рабочих камер: компрессор, содержащий корпус с картером, оппозитно расположенные рабочие камеры, рабочие органы со штоками, установленные в камерах с возможностью возвратно-поступательного перемещения, размещенный в картере приводной вал с эксцентриками, охваченными шарикоподшипниками, и отделяющую приводной вал от рабочих камер гибкую оболочку /1/. Но известное техническое решение имеет существенные недостатки, такие как: 1/. в месте контактов штоков и гибкой оболочки давление, оказываемое штоками на гибкую оболочку велико из-за малой площади контакта /обусловлено изгибом, оболочки, создаваемом эксцентриком/; 2/. мала эластичность гибкой оболочки ввиду малого отношения длины образующей цилиндра к его диаметру; 3/. с увеличением давления сжимаемого газа, необходимо увеличивать толщину оболочки, что приведет к снижению КПД компрессора, а значит, к увеличению мощности приводного электродвигателя.

Отделить электродвигатель от компрессора можно при использовании гидравлического привода. Известно устройство поршневого компрессора с гидроприводом, содержащее оппозитно расположенные цилиндры, связанные между собой штоками, поршни с установленными на них стаканами и расположенные в цилиндрах с образованием рабочих и гидроприводных камер /2/.

Но наиболее близким техническим решением является компрессор, содержащий две рабочее камеры с газовыми и гидравдическими полостями, гидролинию, соединяющую гидравлические полости, включенный в гидролинию реверсирующий гидравлический распределитель, датчики для осуществления управления компрессором, эластичные перегородки /оболочки/ для разделения газовых и гидравлических камер, причем реверсирующий гидравлический распределитель выполнен в виде насоса, а для реверсирования подачи жидкости служат гидравлические клапаны /3/.

Но известные технические решения /2, 3/ имеют, в основном, два существенных недостатка, ограничивающих их применение: сложность устройства и, как следствие, слишком большие габаритные размеры.

Основной задачей, стоящей перед разработчиками компрессоров, работающих в агрессивных средах, является разработка компактного компрессора с электрическим приводом, как более приемлемым в бытовых условиях с герметичной оболочкой между камерами компрессора и электродвигателем. Этой задаче отвечает предлагаемое техническое решение.

Компрессор представляет собой выполненное в одном корпусе устройство, сочетающее в себе функции насоса и компрессора, насос выполнен с электрическим приводом, а компрессор - с гидравлическим. Причем насос работает в замкнутом объеме, образованном корпусом /с двух сторон/, клапанным блоком, выполненным совместно с цилиндром, поршнем, разделяющим цилиндр на газовую и гидравлическую полости, и эластичными оболочками. Устройство состоит из четырех оппозитно расположенных рабочих камер, в сечении представляющих собой сектор, образованный эластичной оболочкой и клапанным блоком. На свободно движущийся в цилиндре поршень с двух сторон действуют силы: одна, вызванная давлением сжимаемого газа, а другая - давлением жидкости. В качестве жидкости целесообразно использовать трансмиссионное масло. Все четыре эластичные оболочки, имеющие форму секторов, охвачены жестким кольцом, а за осью выступов на внутренней строке кольца обеспечивается обхват и каждой эластичной оболочки в отдельности. Кольцо посредством подшипника связано с эксцентриком, роль которого выполняет вращающаяся часть торцевого электродвигателя, что приведет к упрощению устройства в целом. Таким образом, функции распределителя выполняет эксцентрик, так как при своем вращении производит изменение объема, заключенного под эластичной оболочкой. Это приведет к сжатию газа под поршнем. Для уменьшения величины деформаций, а значит, увеличения срока службы эластичная оболочка выполнена гофрированной. С учетом направления упругого деформирования эластичной оболочки гофрирование на ней должно быть выполнено определенным образом. На цилиндрической поверхности направление впадин должно быть перпендикулярно к образующей цилиндра, а на радиальных сторонах выступы и впадины выполнены в виде лучей, расходящихся в направлении охватывающего эластичные оболочки жесткого кольца. Для более равномерного распределения изгибающих деформаций толщина эластичных оболочек должна плавно увеличиваться в направлении ее закрепления к жесткому кольцу и к корпусу. В зависимости от свойств применяемого материала и глубины впадин на радиальных поверхностях толщина может увеличиваться в 1,5-2 раза. Для того, чтобы в случае разрыва эластичной оболочки не произошло контакта газа с изоляцией электродвигателя, каждый цилиндр оканчивается упорным кольцом, не позволяющим поршню покинуть цилиндр. Для снижения давления на эластичную оболочку пара цилиндр-поршень может быть выполнена в виде гидроусилителя давления. При этом полости в цилиндрах, образованные разными диаметрами, должны быть соединены в замкнутую цепь трубопроводом.

При изучении в вышеуказанной области техники других известных технических решений признаки /направление гофрирования эластичной оболочки и изменение ее толщины, использование вращающейся части торцевого электродвигателя в виде распределителя использование гидроусилителя для снижения давления на эластичную оболочку/ отличающие заявляемое изобретение от прототипа не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию изобретения "новизна".

На чертеже представлено устройство компрессора.

Компрессор состоит из корпуса, образованного цилиндром 1 и крышками 2 и 3. Крышки собраны из секторов, между которыми закреплены эластичные оболочки 4. Эластичные оболочки также закреплены на клапанном блоке 5, выполненном совместно с оппозитно расположенными парами цилиндров 6 и 7. Внутри цилиндров свободно движутся поршни 8. Поршни не могут покинуть цилиндры, так как они оканчиваются упорными кольцами 9. Эластичные оболочки охвачены жестким кольцом 10, на которое воздействует вращающаяся часть 11 торцевого электродвигателя 12.

Компрессор работает следующим образом.

При подаче напряжения на обмотки торцевого электродвигателя 12 его вращающаяся часть 11 приводится во вращение. Так как вращающаяся часть выполнена в виде эксцентрика, то центр жесткого кольца 10 начнет вращаться по окружности. При этом объем рабочих камер, ограниченных эластичными оболочками 4 изменяется. Это приведет к возвратно-поступательному движению поршней 8, изменяющих объем газовых полостей. При разрыве эластичной оболочки поршень упирается в упорное кольцо 9, предотвращая доступ агрессивного газа к обмоткам электродвигателя 12.

Источники информации
1. Авт. св. N 1590637, кл. F 04 B 9/04, 27/02, приор. 21.06.88.

2. Авт. св. N 1783151, кл. F 04 B 35/02, приор. 02.04.90.

3. Авт. св. N 1687855, кл. F 04 B 35/02, приор. 13.06.89.

Компрессор может быть использован в области механики, в частности, для работы в агрессивных средах. Компрессор сочетает в себе функции как насоса, так и компрессора. Насос выполнен с электрическим приводом, а компрессор - с гидравлическим. Устройство состоит из четырех оппозитно расположенных рабочих камер, в сечении представляющих собой сектор, образованный эластичной оболочкой и клапанным блоком. Все четыре эластичные оболочки охвачены жестким кольцом, имеющим выступы на внутренней поверхности, необходимые для обхвата каждой эластичной оболочки в отдельности. Кольцо посредством подшипника связано с эксцентриком, роль которого выполняет вращающаяся часть торцевого электродвигателя, что приводит к упрощению устройства в целом. Для уменьшения величин деформации и увеличения срока службы эластичная оболочка выполнена гофрированной. С учетом направления упругого деформирования эластичной оболочки гофрирование на ней должно быть выполнено определенным образом. На цилиндрической поверхности направление впадин выполнено перпендикулярно к образующей цилиндра. На радиальных сторонах выступы и впадины выполнены в виде лучей, расходящихся в направлении охватывающего эластичные оболочки жесткого кольца. Такое решение позволяет создать компактный компрессор, приемлемый для бытовых условий. 5 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Компрессор для агрессивных сред, содержащий корпус, по меньшей мере четыре оппозитно расположенные рабочие камеры с газовыми и гидравлическими полостями, распределитель, клапанный блок и эластичные оболочки, отличающийся тем, что гидравлические полости рабочих камер ограничены с двух сторон корпусом, клапанным блоком, расположенным по оси компрессора и выполненным совместно с цилиндрами, поршнем, разделяющим гидравлическую и газовую полости, и эластичными оболочками, которые в центре охвачены жестким кольцом с выступами на его внутренней стороне для обхвата каждой рабочей камеры, распределитель выполнен в виде эксцентрика, воздействующего через подшипник на жесткое кольцо. 2. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что эксцентриком является вращающаяся часть торцевого электродвигателя, опирающаяся наружной частью на подшипник, установленный в корпусе. 3. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что эластичные оболочки имеют форму сектора и выполнены гофрированными, направление впадин на цилиндрической поверхности перпендикулярно к образующей цилиндра, а направление впадин на радиальных поверхностях выполнено в виде расходящихся в направлении жесткого кольца лучей. 4. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что толщина эластичных оболочек увеличивается в 1,5 - 2 раза в направлении ее крепления. 5. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что каждый цилиндр оканчивается упорным кольцом. 6. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что пара цилиндр - поршень выполнена в виде гидроусилителя давления.