СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ КОМПРЕССИОННОГО БЛОКА Российский патент 2003 года по МПК F04C29/04 F04C23/02 

Предлагаемое техническое решение относится к компрессорной технике объемного вытеснения и может быть использовано в бессмазочных компрессионных блоках, где компрессионные элементы самостоятельно замыкают пространство рабочей камеры.

Известен способ охлаждения компрессионного блока, заключающийся в отводе тепла естественным конвективным теплообменом от корпуса, в котором компрессионные элементы выполнены в виде пары эвольвентных спиралей, подвижная из которых соединена с механизмом преобразования движения (Проспект на продукцию фирмы Атлас Коyко, 1994, 29355831.40.6с.(ХМ-5 6819); Oil-less Revolution Scroll Air Compressor, Single Head 15 User COS52P Scroll Air Compressor / APP 1996/97 Dentel Equipment & Accessories Catalog 41).

Недостатком указанного способа является возможность перегрева компрессионных элементов.

Известен также способ охлаждения компрессионного блока, заключающийся в отводе тепла естественным конвективным теплообменом от компрессионных элементов, выполненных в виде пары эвольвентных спиралей, подвижная из которых соединена с механизмом преобразования движения, помещенных в единый корпус c развитой поверхностью теплообмена (Создание воздушного компрессора сухого сжатия на базе серийного спирального компрессора СХ4-2-1 E-Р.Ибрагимов и др. АО "НИИ Турбокомпрессор", г. Казань, сборник научных трудов, выпуск 4,1999, с. 161-163).

Недостатком известного способа является низкая эффективность отвода тепла естественной конвекцией от внешней поверхности эвольвентных спиралей к внутренней поверхности корпуса компрессионного блока.

Известен также способ охлаждения компрессионного блока, выбранный в качестве прототипа, заключающийся в отводе тепла вынужденным конвективным теплообменом от компрессионных элементов, выполненных в виде пары эвольвентных спиралей, образующих компрессионную камеру, подвижная эвольвентная спираль соединена с механизмом преобразования движения, компрессионные элементы и механизм преобразования движения помещены в единый корпус заявка (W096/02761 A 1,01.02.1996 г.).

Недостатком известного способа является возможность перегрева компрессионного блока в результате поступления в компрессионную камеру постоянно нагреваемого от стенок корпуса и других деталей компрессионного блока воздуха, ввиду выбора не оптимальной схемы организации вынужденного воздушного потока. С целью предотвращения выхода из строя компрессионного блока его останавливают для охлаждения, т. е. работа компрессионного блока в целом, осуществляется в повторно-кратковременном режиме. Практически все компрессоры воздушного охлаждения работают в режиме повторяющегося включения и выключения. Конкретные значения периодов работы и останова указываются в технической документации, прилагаемой каждому конкретному типу компрессора. В периоде останова компрессионного блока вынужденный конвективный теплообмен не осуществляется, а без него охлаждение компрессионного блока - это длительный процесс отвода тепла конвективным теплообменом от компрессионных элементов, который осуществляется за счет естественного конвективного теплообмена от внешней поверхности эвольвентных спиралей к внутренней поверхности и далее через стенку корпуса, теплопроводностью к внешней поверхности корпуса. От внешней поверхности корпуса отвод тепла осуществляется естественной конвекцией, длительность процесса которой зависит от условий окружающей среды.

Решаемой технической задачей предлагаемого технического решения является повышение интенсивности отвода тепла вынужденным конвективным теплообменом от компрессионных элементов и улучшение условий работы компрессионного блока.

Решаемая техническая задача в способе охлаждения компрессионного блока, заключающемся в отводе тепла вынужденным конвективным теплообменом от компрессионных элементов, который осуществляют в период работы компрессионного блока, достигается тем, что вынужденный конвективный теплообмен при работе осуществляют путем разрежения с образованием вынужденного потока, начало которого совпадает с зоной всасывания компрессионных элементов, при этом отвод тепла от компрессионных элементов вынужденным конвективным теплообменом осуществляют и в период останова компрессионного блока путем создания рязряжения с образованием воздушного потока, начало которого формируется в полости кольцевого фильтрующего элемента, установленного в области компрессионных элементов.

На чертеже схематично изображено устройство для осуществления предлагаемого способа в разрезе.

Устройство состоит из кронштейна 1, выполненного с возможностью закрепления в области компрессионных элементов, выполненных в виде неподвижной 2 и подвижной 3 эвольвентных спиралей, образующих компрессионную камеру компрессионного блока, к части корпуса 4, где установлен механизм преобразования движения. Кронштейн 1 в области эвольвентных спиралей 2, 3 имеет форму полого цилиндра со сквозными окнами, с внешней стороны которых установлен съемный кольцевой фильтрующий элемент 5. Далее кронштейн 1 переходит в полный усеченный конус со сквозными окнами, с внешней стороны которых установлен съемный кольцевой фильтрующий элемент 5. Далее кронштейн 1 переходит в полный усеченный конус со сквозными окнами, являющимися продолжением сквозных окон полого цилиндра. Во внутренней части усеченного конуса кронштейна 1 имеется возможность установки неподвижной эвольвентной спирали 2 и штуцера-теплообменника 6, выполненного с возможностью подсоединения к выходу компрессионной камеры компрессионного блока в виде штуцера, переходящего на внешнюю сторону усеченного конуса кронштейна 1 в виде теплообменника, выполненного с возможностью соединения с нагнетательной линией компрессора с помощью патрубка 7.

Наружный объем вокруг усеченного конуса кронштейна 1 и штуцера-теплообменника 6 ограничен конфузом 8, имеющим возможность крепления широкой частью к цилиндрической части кронштейна 1. В узкой части конфузора 8 установлен вентилятор 9. Предлагаемое устройство охлаждения с установленной неподвижной эвольвентной спиралью 2 компрессионного блока в кронштейне 1 закрепляется к части корпуса 4, где расположен механизм преобразования движения, соединенный с подвижной эвольвентной спиралью 3. Механизм преобразования движения состоит из шарикового противоповоротного устройства 10, являющегося также упорным подшипником, эксцентрикового вала 11 и приводного вала 12.

Рассмотрим способ охлаждения компрессионного блока вынужденным конвективным теплообменом в период работы компрессионного блока при закрепленном устройстве охлаждения к компрессионному блоку.

Включаем вентилятор 9. Включаем привод приводного вала 12 компрессионного блока. Вентилятор 9 создает разрежение в узкой части конфузора 8. Образовавшийся вынужденный воздушный поток, начало которого совпадает с зоной всасывания компрессионных элементов - эвольвентных спиралей 2, 3, через фильтрующий элемент 5 и систему сквозных окон цилиндрической части кронштейна 1 направлен непосредственно на внешнюю поверхность эвольвентных спиралей 2, 3 и далее через систему сквозных окон усеченной части кронштейна 1 направлен на штуцер-теплообменник 6, попутно обдувая тыльную сторону неподвижной эвольвентной спирали 2 и далее патрубок 7, тем самым осуществляется интенсивный теплоотвод от нагреваемых во время работы компрессионных элементов.

Интенсивность вынужденного теплообмена зависит от скорости потока, который обеспечивается характеристиками вентилятора 9.

Рассмотрим способ охлаждения компрессионного блока вынужденным конвективным теплообменом в период останова компрессионного блока при закрепленном устройстве охлаждения к компрессионному блоку.

Вентилятор 9 включен. Привод приводного вала 12 компрессионного блока выключен. Вентилятор 9 создает разрежение в узкой части конфузора 8. Образовавшийся вынужденный воздушный поток, начало которого формируется в полости кольцевого фильтрующего элемента 5, через систему сквозных окон цилиндрической части кронштейна 1 направлен непосредственно на внешнюю поверхность эвольвентных спиралей 2, 3 и далее через систему сквозных окон усеченной части кронштейна 1 направлен на штуцер-еплообменник 6, попутно обдувая тыльную сторону неподвижной эвольвентной спирали 2 и далее патрубок 7, тем самым осуществляется интенсивный теплоотвод от нагретых компрессионных элементов.

Продолжительность периода останова компрессионного блока определяется значением необходимой температуры охлаждения, которая задается конструктором.

Рассмотрим пример охлаждения компрессионного блока по предлагаемому способу охлаждения.

Охлаждают элементы компрессионного блока: компрессионные элементы, выполненные в виде пары эвольвентных спиралей - неподвижной 2 и подвижной 3; штуцер-теплообменник 6; патрубок 7.

Производительность компрессионного блока - 120 л/мин при давлении в линии нагнетания компрессора 0,5 МПа. Воздух, имея начальную температуру 20^oС, при сжатии его от 0,1 до 0,5 МПа нагревается до температуры 180^oС.

Количество теплоты, которое необходимо отвести от компрессионного блока для обеспечения нормальной его работы, составляет примерно 1000 Вт. С этой целью в компрессионном блоке установлен вентилятор 9 электрического исполнения, обеспечивающий расход воздушного потока порядка 5 м³/мин.

Проведение процесса охлаждения компрессионного блока по предлагаемому техническому решению позволяет обеспечить постоянство температуры всасываемого в компрессионную камеру воздуха и непрерывную работу компрессионного блока при нормальных условиях окружающей среды без его перегрева.

Изобретение может быть использовано в бессмазочных компрессионных блоках. Способ охлаждения компрессионного блока, заключающийся в отводе тепла вынужденным конвективным теплообменом от компрессионных элементов, который осуществляют в период работы компрессионного блока. Вынужденный конвективный теплообмен при работе осуществляют путем разрежения с образованием воздушного потока, начало которого совпадает с зоной всасывания компрессионных элементов. Отвод тепла от компрессионных элементов вынужденным конвективным теплообменом осуществляют и в период останова компрессионного блока путем создания разрежения с образованием воздушного потока, начало которого формируется в полости кольцевого фильтрующего элемента, установленного в области компрессионных элементов. Повышается интенсивность отвода тепла вынужденным конвективным теплообменом от элементов компрессионных элементов и улучшаются условия работы компрессионного блока. 1 ил.

Способ охлаждения компрессионного блока, заключающийся в отводе тепла вынужденным конвективным теплообменом от компрессионных элементов, который осуществляют в период работы компрессионного блока, отличающийся тем, что вынужденный конвективный теплообмен при работе осуществляют путем разрежения с образованием воздушного потока, начало которого совпадает с зоной всасывания компрессионных элементов, при этом отвод тепла от компрессионных элементов вынужденным конвективным теплообменом осуществляют и в период останова компрессионного блока путем создания разрежения с образованием воздушного потока, начало которого формируется в полости кольцевого фильтрующего элемента, установленного в области компрессионных элементов.