КОМПРЕССИОННЫЙ БЛОК ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ 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 компрессионный блок воздушного охлаждения, содержащий компрессионные элементы, выполненные в виде пары эвольвентных спиралей - неподвижной и подвижной, образующих компрессионную камеру, подвижная эвольвентная спираль соединена с механизмом преобразования движения, при этом компрессионная камера и механизм преобразования движения размещены в едином корпусе, блок также снабжен вентилятором (WO 96/02761 A1, 01.02.1996 г., F 04 С 29/04).

Недостатком указанного компрессионного блока является возможность перенагрева его в процессе работы в результате поступления в компрессионную камеру постоянно нагреваемого от стенок корпуса и других деталей компрессионного блока воздуха ввиду выбора неоптимальной 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 к каждому конкретному типу компрессора. В период 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.

Известен также компрессионный блок воздушного охлаждения, выбранный в качестве прототипа, содержащий единый корпус, вентилятор, установленный в режиме разряжения, компрессионные элементы, выполненные в виде пары эвольвентных спиралей - неподвижной и подвижной, образующих компрессионную камеру, соединенную со штуцером-теплообменником, подвижная эвольвентная спираль соединена с механизмом преобразования движения, который размещен в части единого корпуса механизма преобразования движения, а компрессионная камера, штуцер-теплообменник и вентилятор размещены в части единого корпуса компрессионных элементов (Свидетельство на полезную модель RU 15592 U1 (Капитов Н. А., Сидоренков В.П.), 27.10.2000 г., Бюл. 30, F 04 С 23/02).

Недостатком известного компрессионного блока является низкая эффективность отвода тепла от платформы подвижной спирали и механизма преобразования движения.

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

Решаемая техническая задача в компрессионном блоке воздушного охлаждения, содержащем единый корпус, первый вентилятор, установленный в режиме разряжения, компрессионные элементы, выполненные в виде пары эвольвентных спиралей - неподвижной и подвижной, образующих компрессионную камеру, соединенную со штуцером-теплообменником, подвижная эвольвентная спираль соединена с механизмом преобразования движения, который размещен в части единого корпуса механизма преобразования движения, а компрессионная камера, штуцер-теплообменник и первый вентилятор размещены в части единого корпуса компрессионных элементов, достигается тем, что внутренняя рабочая зона части единого корпуса механизма преобразования и внутренняя рабочая зона части единого корпуса компрессионных элементов герметично изолированы между собой посредством уплотняющего элемента, размещенного в нижней части подвижной эвольвентной спирали, в части единого корпуса механизма преобразования движения выполнены первые каналы, соединяющие полость кольцевого фильтрующего элемента, который является общим для единого корпуса, и полость части единого корпуса механизма преобразования движения, в эксцентриковом валу которого выполнены вторые каналы, соединяющие полость упорного противоповоротного узла с полостью второго вентилятора, установленного в режиме разряжения в части единого корпуса механизма преобразования движения на валу его привода, причем между частью единого корпуса механизма преобразования движения и корпусом привода механизма преобразования движения имеются выходные каналы.

На фиг.1 изображен компрессионный блок воздушного охлаждения в разрезе.

На фиг.2 изображен компрессионный блок воздушного охлаждения в разрезе с движением потоков.

Компрессионный блок воздушного охлаждения содержит единый корпус, в верхней части которого закреплен первый вентилятор 1, установленный в режиме разряжения, компрессионные элементы, выполненные в виде пары эвольвентных спиралей - неподвижной 2 и подвижной 3, образующих компрессионную камеру, соединенную со штуцером-теплообменником 4, подвижная эвольвентная спираль 3 соединена с механизмом преобразования движения 5, который размещен в части единого корпуса 6 механизма преобразования движения. Компрессионная камера, штуцер-теплообменник 4 и первый вентилятор 1 размещены в части единого корпуса 7 компрессионных элементов, которая в области расположения компрессионной камеры имеет форму полного цилиндра со сквозными окнами 8, а в области расположения штуцера-теплообменника 4 переходит в конфузор, в конечной части которого закреплен первый вентилятор 1. Внутренняя рабочая зона части единого корпуса 6 механизма преобразования движения и внутренняя рабочая зона части единого корпуса 7 компрессионных элементов герметично изолированы между собой посредством уплотняющего элемента 9, размещенного в нижней части подвижной эвольвентной спирали 3, в части единого корпуса 6 механизма преобразования движения выполнены первые каналы 10, соединяющие полость кольцевого фильтрующего элемента 11, который является общим для единого корпуса, и полость части единого корпуса 6 механизма преобразования движения, в эксцентриковом валу 12 которого выполнены вторые каналы 13, соединяющие полость упорного противоповоротного узла 14 с полостью второго вентилятора 15, установленного в режиме разряжения в части единого корпуса 6 механизма преобразования движения на валу 16 его привода, причем между частью единого корпуса 6 механизма преобразования движения и корпусом 17 привода механизма преобразования движения имеются выходные каналы 18. Приводом механизма преобразования движения может являться как электродвигатель, так и другой механизм, передающий вращающий момент. Компрессионный блок воздушного охлаждения предполагает при своей работе временный останов, т.е. режим "паузы". В период останова компрессионного блока первый вентилятор 1, установленный в режиме разряжения, не выключен.

Компрессионный блок работает следующим образом.

Включаем первый вентилятор 1, выключаем привод вала 16, первый вентилятор 1 создает разряжение в узкой конфузорной части единого корпуса 7 компрессионных элементов, второй вентилятор 15 создает разряжение над вентиляторной полостью в части единого корпуса 6 механизма преобразования движения, а компрессионные элементы - эвольвентные спирали - неподвижная 2 и подвижная 3 создают разряжение в зоне сквозных окон 8 части единого корпуса 7 компрессионных элементов, т.е. в зоне всасывания компрессионной камеры, тем самым создаются три вынужденных воздушных потока, начало которых формируется в полости кольцевого фильтрующего элемента 11 (фиг.2).

Воздушный поток, созданный первым вентилятором 1, пройдя полость кольцевого фильтрующего элемента 11 и сквозные окна 8 в цилиндрической части единого корпуса 7 компрессионных элементов, обдувает внешнюю поверхность эвольвентных спиралей - неподвижной 2 и подвижной 3 и далее через продолжение сквозных окон 8, цилиндрической части единого корпуса 7 компрессионных элементов, направлен в конфузорную часть на обдув штуцера-теплообменника 4 и на обдув платформы неподвижной эвольвентной спирали 2, в последствии обдувая центральную часть штуцера-теплообменника 4, далее отработанный воздушный поток первым вентилятором 1 выбрасывается в атмосферу.

Воздушный поток, созданный вторым вентилятором 15, пройдя полость кольцевого фильтрующего элемента 11 и первые каналы 10, выполненные в части единого корпуса 6 механизма преобразования движения, обдувает платформу подвижной эвольвентной спирали 3 и упорно-противоповоротный узел 14 и далее через вторые каналы 13, выполненные в эксцентриковом валу 12, поступает в полость второго вентилятора 15, попутно обдувая эксцентриковый вал 12, далее вентилятором 15 выбрасывается в атмосферу через выходные каналы 18, предусмотренные в местах крепления части единого корпуса 6 механизма преобразования движения с корпусом 17 привода механизма преобразования движения.

Воздушный поток, создаваемый в зоне всасывания компрессионной камеры эвольвентными спиралями - неподвижной 2 и подвижной 3, пройдя полость кольцевого фильтрующего элемента 11 и сквозные окна 8 в цилиндрической части единого корпуса 7 компрессионных элементов, поступает в компрессионную камеру, где постепенно сжимается и транспортируется от периферии к центру, и далее через центральное отверстие в неподвижной эвольвентной спирали 2 поступает в штуцер-теплообменник 4, а затем в линию нагнетания компрессора, которая на фиг.1, 2 не изображена.

Во время останова компрессионного блока работает только первый вентилятор 1. Второй вентилятор 15, установленный на валу 16 привода механизма преобразования движения, и подвижная эвольвентная спираль 3 не работают. Следовательно, во время останова компрессионного блока существует только воздушный поток, создаваемый первым вентилятором 1, продвижение которого ранее рассмотрено. Продолжительность работы первого вентилятора 1 во время останова компрессионного блока определяется значением необходимой температуры охлаждения, которая задается конструктором.

Рассмотрим пример охлаждения компрессионного блока по предлагаемому техническому решению.

Охлаждают элементы компрессионного блока: компрессионные элементы, выполненные в виде пары эвольвентных спиралей - неподвижной 2 и подвижной 3; штуцер-теплообменник 4; механизм преобразования движения 5.

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 порядка 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 установлены первый вентилятор 1 электрического исполнения, обеспечивающий расход воздушного потока порядка 5 м³/мин, и второй вентилятор 15, обеспечивающий расход воздушного потока порядка 2,5 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. Внутренняя рабочая зона части единого корпуса механизма преобразования движения и внутренняя рабочая зона части единого корпуса компрессионных элементов герметично изолированы между собой посредством уплотняющего элемента, размещенного в нижней части неподвижной эвольвентной спирали. В части единого корпуса механизма преобразования движения выполнены первые каналы, соединяющие полость кольцевого фильтрующего элемента, который является общим для единого корпуса, и полость части единого корпуса механизма преобразования движения, в эксцентриковом валу которого выполнены вторые каналы, соединяющие полость упорного противоповоротного узла с полостью второго вентилятора, установленного в режиме разряжения в части единого корпуса механизма преобразования движения на валу его привода. Между частью единого корпуса механизма преобразования движения и корпусом привода механизма преобразования движения имеются выходные каналы. Повышается интенсивность отвода тепла вынужденным конвективным теплообменом от элементов компрессионного блока и улучшаются условия его работы. 2 ил.

Компрессионный блок воздушного охлаждения, содержащий единый корпус, первый вентилятор, установленный в режиме разряжения, компрессионные элементы, выполненные в виде пары эвольвентных спиралей - неподвижной и подвижной, образующих компрессионную камеру, соединенную со штуцером-теплообменником, подвижная эвольвентная спираль соединена с механизмом преобразования движения, который размещен в части единого корпуса механизма преобразования движения, а компрессионная камера, штуцер-теплообменник и первый вентилятор размещены в части единого корпуса компрессионных элементов, отличающийся тем, что внутренняя рабочая зона части единого корпуса механизма преобразования движения и внутренняя рабочая зона части единого корпуса компрессионных элементов герметично изолированы между собой посредством уплотняющего элемента, размещенного в нижней части неподвижной эвольвентной спирали, в части единого корпуса механизма преобразования движения выполнены первые каналы, соединяющие полость кольцевого фильтрующего элемента, который является общим для единого корпуса, и полость части единого корпуса механизма преобразования движения, в эксцентриковом валу которого выполнены вторые каналы, соединяющие полость упорного противоповоротного узла с полостью второго вентилятора, установленного в режиме разряжения в части единого корпуса механизма преобразования движения на валу его привода, причем между частью единого корпуса механизма преобразования движения и корпусом привода механизма преобразования движения имеются выходные каналы.