РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ВАКУУМ-КОМПРЕССОР Российский патент 2003 года по МПК F04C18/44 F04C23/00 

Изобретение относится к комбинированным объемно-лопастным машинам и может быть использовано в качестве форвакуумного насоса, насоса для перекачивания текучей среды (газ, жидкость и их смеси в любых пропорциях), в качестве компрессора для сжатия газов, в данном качестве он может быть использован как компрессор в газотурбинной установке ГТУ как в стационарном, так и транспортном варианте.

Главным агрегатом изобретения является роторно-поршневой агрегат, а вспомогательным - лопастной. В зависимости от назначения вспомогательный агрегат может быть радиальным (центробежным), радиально-осевым (диагональным) и осевым.

Известен роторно-поршневой вакуум-компрессор, принятый в качестве ближайшего аналога, содержащий корпус с профилированной внутренней поверхностью переменного радиуса, круглый цилиндрический ротор с выдвижными, качающимися на осях лопатками (см. SU 20868 А, 31.05.1931, F 04 С 18/44).

Недостатком данного компрессора является расширение объема газа в мертвом пространстве, перетечка газа в рабочую плоскость, находящуюся на всасывании из камеры более высокого давления, невозможность достичь герметизации камеры нагнетания из-за зазоров между пластиной и ротором, а также невозможность получить степень сжатия, равную поршневому компрессору, вследствие деформации и защемления пластин.

Задачей изобретения является повышение эффективности компрессора.

Указанная задача решена в роторно-поршневом вакуум-компрессоре, содержащем корпус с профилированной внутренней поверхностью переменного радиуса, круглый цилиндрический ротор с выдвижными, качающимися на осях лопатками, при этом внутри ротора расположен лопаточный нагнетатель, имеющий всасывающее отверстие, а впускное отверстие выполнено между осью качания и лопаткой и имеет вид межлопаточного канала, соединенного со всасывающим отверстием, и снабжено лопатками.

На фиг. 1 изображен роторно-поршневой вакуум-компрессор, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Вакуум-компрессор имеет корпус 1 с внутренней профилированной поверхностью. Размеры цилиндра определяются переменным радиусом, где наименьший размер равен радиусу круглого цилиндрического ротора, а наибольший определяется полностью выдвинутой лопаткой. В корпусе располагается цилиндрический круглый ротор 2. Он закрывается крышками 3. Ротор 2 снабжен выдвижными качающимися на осях лопатками 4, выполняющими роль поршней в замкнутом объеме. Внутри ротора 2 выполнен лопаточный нагнетатель закрытого типа, имеющий всасывающее отверстие 5 и решетку лопаток 6. Она может быть осевой, диагональной или центробежной, либо их комбинацией. В роторе расположено отверстие 7, которое является впускным отверстием в поршневую часть (камеру) 8 и имеет вид межлопаточного канала. Поршневая часть (камера) 8 при выдвижении лопатки делится одновременно на два объема: один всасывания, а другой - сжатия. Поршневая часть (камера) 8 снабжена нагнетательным отверстием 9 и имеет запорный обратный клапан 10, расположенный в корпусе 1. Корпус 1 имеет пластинчатые уплотнения 11, контактирующие с цилиндрической поверхностью ротора 2, выполненные в виде дуги и снабженные скошенными выступами на концах, направленными навстречу движению поршней. Корпус 1 и крышки 3 имеют каналы 12 для охлаждающей жидкости. Ротор 2 и крышки 3 снабжены лабиринтными уплотнениями 13. Выдвижные лопатки 4 имеют радиальные и торцевые уплотнения 14, контактирующие с корпусом 1, крышками 3 и ротором 2. В роторе 2 выполнен канал 15, который имеет замкнутый объем, лопатки 4 снабжены противовесами 16.

Вакуум-компрессор работает следующим образом.

При вращении ротора 2 от источника энергии лопатки 4 под воздействием центробежной силы выдвигаются из своих каналов 15 и контактируют с рабочей поверхностью корпуса 1. При вхождении лопатки в поршневую часть (камеру) 8 образуются одновременно два объема - один замкнутый объем между фронтальной цилиндрической стороной лопатки 4, корпусом 1, крышками 3 и цилиндрической поверхностью корпуса 2, а второй - разомкнутый, соединенный через впускное отверстие 7, решетку лопаток 6 с всасывающим отверстием 5.

Третья ступень работает подобно поршневому компрессору, в котором всасывание и сжатие осуществляется за один рабочий ход. Таким образом, две ступени представляют собой лопаточную, а третья - поршневую часть компрессора.

Напор в лопаточной части создается за счет центробежных и газовых сил, а в поршневой - за счет сжатия в замкнутом объеме. Степень сжатия определяется сопротивлением в нагнетательном канале. Особенность такого процесса в том, что напор, создаваемый центробежным насосом, осуществляется в поршневой расширяющийся объем, в котором давление ниже, чем на выходе из лопаток. Среда перетекает из зоны повышенного давления в зону пониженного. Независимо от того, в каком состоянии среда (одно- или двухфазном), она будет перемещена в поршневую ступень, после чего она отсекается и сжимается, перемещаясь в нагнетательный канал.

Тем самым ликвидируется помпаж, и работа компрессора на переменном режиме будет устойчивой. Устойчивая работа компрессора обеспечивает устойчивую работу газотурбинной установки и безопасность ГТУ.

Изобретение относится к комбинированным объемно-лопастным машинам. Роторно-поршневой вакуум-компрессор содержит корпус с профилированной внутренней поверхностью переменного радиуса, круглый цилиндрический ротор с выдвижными, качающимися на осях лопатками. Внутри ротора расположен лопаточный нагнетатель, имеющий всасывающее отверстие, а впускное отверстие выполнено между осью качания и лопаткой и имеет вид межлопаточного канала, соединенного со всасывающим отверстием, и снабжено лопатками. Повышается эффективность компрессора. 2 ил.

Роторно-поршневой вакуум-компрессор, содержащий корпус с профилированной внутренней поверхностью переменного радиуса, круглый цилиндрический ротор с выдвижными, качающимися на осях лопатками, отличающийся тем, что внутри ротора расположен лопаточный нагнетатель, имеющий всасывающее отверстие, а впускное отверстие выполнено между осью качания и лопаткой и имеет вид межлопаточного канала, соединенного со всасывающим отверстием, и снабжено лопатками.