РОТАЦИОННЫЙ КОМПРЕССОР Российский патент 2007 года по МПК F04C18/356 F04C29/04 

Изобретение относится к области компрессоростроения и касается компрессоров с катящимся ротором, к которым предъявляются высокие требования по габаритам, экономичности и возможности сжатия газов с большим перепадом давления в одной ступени.

Известен ротационный компрессор с катящимся ротором, содержащий корпус с торцовыми крышками, всасывающим окном и нагнетательным клапаном, установленный в корпусе на приводном валу ротор и взаимодействующую с последним разделительную пластину, размещенную в пазу корпуса и имеющую канавки, образующие открытые с торца лопасти каналы, подключенные к источнику охлаждающей и смазывающей жидкости, а корпус, ротор и лопасть выполнены составными в виде пакета однотипных элементов, расположенных перпендикулярно оси вращения ротора и имеющих шероховатые контактирующие поверхности, образующие капилляры, подключенные к источнику охлаждающей и смазывающей жидкости, причем компрессор снабжен теплообменником и кожухом, охватывающим корпус с образованием полости, заполненной охлаждающей и смазывающей жидкостью (см., например, а.с. СССР №1135923 «Ротационный компрессор», заявка №3610812, опубл. 23.01.1985. Бюл. №3).

Известен также ротационный компрессор, содержащий корпус с всасывающим и нагнетательным окнами, в последнем из которых установлен одноименный клапан, эксцентрично размещенный в корпусе ротор и взаимодействующую с ним разделительную пластину, расположенную в подключенной к источнику охлаждающей и смазывающей жидкости полости прилива корпуса и имеющую дроссельные отверстия, отверстия для впрыска жидкости и канал, сообщенный с ними и пространством полости над пластиной, полость подключена к источнику охлаждающей и смазывающей жидкости при помощи обратного клапана, а пластина расположена в этой полости с образованием поршневой пары (см. а.с. СССР №1150401 «Ротационный компрессор», заявка №3610814, опубл. 15.04.1985. Бюл. №14).

Недостатком вышеизложенных конструкций является невозможность работы с высокой частотой вращения рабочего органа - ротора, т.к. распределительные устройства, обеспечивающие направленное движение смазочно-охлаждающей жидкости через полость, образованную пластиной и корпусом, имеют подвижные самодействующие элементы, обладающие высокой инерцией, связанной как с массой самих элементов, так и особенно с инерционностью протекающей через них жидкости. Кроме того, выход из строя этих элементов (например - заклинивание в результате неизбежного износа) приводит к появлению гидравлического удара и разрушению конструкции. В то же время габариты и масса компрессора, а также утечки и перетечки газа, который он сжимает, т.е. экономичность машины, существенно зависят от частоты вращения ротора. Чем выше эта частота, тем меньше габариты и масса, и тем меньше удельные (за один цикл) потери работы с утечками и перетечками, т.е. тем выше экономичность компрессора, что особенно заметно при большой степени сжатия (большом перепаде давления). Таким образом, известные технические решения не позволяют создавать экономичные ротационные компрессоры с минимальными габаритами и массой.

Задачей данного изобретения является повышение экономичности, усовершенствование конструкции, уменьшение габаритов и массы компрессора.

Поставленная задача может быть решена тем, что ротационный компрессор, содержащий корпус со всасывающим и нагнетательным окнами, в последнем из которых установлен одноименный клапан, эксцентрично размещенный в корпусе ротор и взаимодействующую с ним разделительную пластину, расположенную в подключенной к источнику охлаждающей и смазывающей жидкости полости корпуса, причем разделительная пластина расположена в этой полости с образованием поршневой пары, согласно изобретению компрессор снабжен кожухом, охватывающим корпус, причем полость с распределительной пластиной соединена с источником охлаждающей и смазывающей жидкости и полостью, образованной кожухом, охватывающим корпус, через распределительное устройство, выполненное в виде отверстий с установленными в них втулками, имеющими конусообразные усеченные внутренние выступы с большим и меньшим диаметрами, причем их большие диаметры обращены в сторону источника охлаждающей и смазывающей жидкости.

Кроме того, ось отверстий со втулками, имеющими конусообразные внутренние выступы, направлена перпендикулярно оси полости, в которой установлена разделительная пластина, причем длина последней меньше, чем глубина полости, по крайней мере, на величину диаметра отверстий со втулками.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 схематично изображено сечение ротационного компрессора, на фиг.2 - фрагмент распределительного устройства при движении разделительной пластины вниз, на фиг.3 - фрагмент распределительного устройства при движении разделительной пластины вверх.

Компрессор (фиг.1) состоит из кожуха 1, охватывающего корпус 2, в котором на эксцентрике 3, соединенном с приводным валом 4, установлен ротор 5 (направление вращения ротора 5 показано стрелкой). Разделительная пластина 6 установлена в полости 7 корпуса, поджата в направлении ротора 5 пружиной 8 и образует с полостью 7 насосную полость 9. С насосной полостью 9 соединено распределительное устройство, выполненное в виде отверстий 10 и 11, в которые запрессованы втулки 12 и 13, имеющие конусообразные усеченные внутренние выступы 14 (см. также фиг.2 и 3). Выступы 14 имеют больший и меньший диаметры, причем большие диаметры обращены в сторону источника охлаждающей и смазывающей жидкости, который в данном примере выполнен в виде резервуара 15, соединенного с отверстием 11. Отверстие 10, кроме того, соединено со входом теплообменника 16, выход которого соединен в зоне нагнетательного клапана 17 с охлаждающей полостью 18, образованной кожухом 1 и корпусом 2. Вход другого теплообменника 19 организован в зоне всасывающего окна 20, а его выход соединен с отверстием 11 в зоне подключения резервуара 15. Разделительная пластина 6 периодически разделяет полость между корпусом 2 и ротором 5 на две полости: 21 - всасывания и 22 - сжатия и нагнетания. Резервуар 15 частично заполнен охлаждающей и смазывающей жидкостью, этой же жидкостью заполнены теплообменники 16, 19, охлаждающая полость 18, насосная полость 9 и отверстия 10 и 11 распределительного устройства.

Компрессор работает следующим образом (фиг.1).

При вращении приводного вала 4 вместе с ним вращается эксцентрик 3, который придает ротору 5 вращательное орбитальное движение, в результате чего ротор 5 своей наружной поверхностью катится по внутренней поверхности корпуса 2, одновременно перемещая в полости 7 подпружиненную разделительную пластину 6. При этом рабочее тело (газ) всасывается через всасывающее окно 20 (при увеличении полости всасывания 21), а затем сжимается в полости сжатия и нагнетания 22 и подается потребителю через нагнетательный клапан 17.

Периодическое уменьшение и увеличение насосной полости 9, происходящее в результате возвратно-поступательного движения подпружиненной разделительной пластины 6, приводит к изменению давления в этой полости.

При движении разделительной пластины 6 вниз (см. также фиг.2) давление в насосной полости 9 падает, т.к. она увеличивается, в результате чего охлаждающая и смазывающая жидкость из отверстий 10 и 11 распределительного устройства через установленные в этих отверстиях втулки 12 и 13 стремиться попасть в насосную полость 9.

Движению охлаждающей и смазывающей жидкости через отверстие 10 препятствуют обратные вихревые потоки, возникающие при движении этой жидкости во встречно направленных впадинах, образованных конусообразными выступами 14 втулок 12 (направление движения жидкости показано стрелками). В связи с этим поток смазочно-охлаждающей жидкости, движущийся вдоль отверстия 10 в насосную полость 9, встречает большое гидравлическое сопротивление и имеет малый расход. Напротив, попутно направленные выступы 14 втулок 13 не препятствуют движению потока охлаждающей и смазывающей жидкости, в связи с чем гидравлическое сопротивление потоку, проходящему через отверстие 11 в направлении насосной полости 9, мало, а сам расход имеет большую величину.

Таким образом, при движении разделительной пластины 6 вниз заполнение насосной полости 9 происходит в основном через отверстие 11 распределительного устройства, и суммарный поток охлаждающей и смазывающей жидкости движется справа (по рисунку) налево.

При движении разделительной пластины 6 вверх (см. также фиг.3) объем насосной полости 9 уменьшается, и давление в ней возрастает, т.е. разделительная пластина 6 выталкивает охлаждающую и смазывающую жидкость из насосной полости 9. При этом поток, стремящийся из насосной полости 9 в направлении отверстия 11, встречает большое сопротивление в связи с наличием обратных вихревых потоков, возникающих во встречно направленных впадинах, образованных конусообразными выступами 14, и поэтому имеет малую величину (направление движения жидкости показано стрелками).

В то же время, попутно направленные выступы 14 втулок 13 в отверстии 10 не препятствуют движению потока охлаждающей и смазывающей жидкости, в связи с чем гидравлическое сопротивление потоку, проходящему через отверстие 10 в направлении к теплообменнику 16, мало, а сам расход имеет большую величину (направление движения жидкости показано стрелками).

В связи с вышеизложенным при возвратно-поступательном движении разделительной пластины 6 возникает пульсирующий поток охлаждающей и смазывающей жидкости, направленный справа - налево (смотри фиг.1 - 3), и протекающий из насосной полости 9 в отверстие 10 и далее через теплообменник 16, охлаждающую полость 18, теплообменник 19, отверстие 11, насосную полость 9, а затем - снова в отверстие 10. То есть - возникает замкнутое круговое движение смазочно-охлаждающей жидкости. Частично эта жидкость попадает через микрозазор между стенками полости 7 и разделительной пластиной 6 в полости 21 и 22, а затем разносится по его стенкам ротором 5, образуя тонкую смазочную пленку, предотвращающую активное трение ротора 5 о стенки корпуса 2 и разделительную пластину 6, после чего со сжатым газом уносится через нагнетательный клапан 17. Расход охлаждающей и смазывающей жидкости пополняется из резервуара 15.

Совершая круговое движение, охлаждающая и смазывающая жидкость отдает в окружающую среду через теплообменник 16 теплоту трения, полученную при движении через отверстия 10 и 11 распределительного устройства, а затем нагревается, отбирая теплоту у стенок корпуса 2 и кожуха 1, которую они получают от сжимаемого газа. Далее жидкость снова попадает в теплообменник 19 и отдает через него теплоту в окружающую среду.

В предложенной конструкции система распределения охлаждающей и смазывающей жидкости не имеет подвижных изнашивающихся частей, в отличие от других конструкций ротационных компрессоров, что повышает ее надежность, и не препятствует увеличению частоты вращения ротора. Это позволяет снизить габариты и массу компрессора, а также повысить его экономичность за счет сокращения удельных утечек и перетечек сжимаемого газа.

Изобретение относится к области компрессоростроения и касается компрессоров с катящимся ротором. Ротационный компрессор содержит корпус с всасывающим и нагнетательным окнами, в последнем из которых установлен одноименный клапан, эксцентрично размещенный в корпусе ротор и взаимодействующую с ним разделительную пластину, расположенную в подключенной к источнику охлаждающей и смазывающей жидкости полости корпуса. Разделительная пластина расположена в этой полости с образованием поршневой пары. Компрессор снабжен кожухом, охватывающим корпус. Полость с распределительной пластиной соединена с источником охлаждающей и смазывающей жидкости и полостью, образованной кожухом, охватывающим корпус, через распределительное устройство, выполненное в виде отверстий с установленными в них втулками, имеющими конусообразные усеченные внутренние выступы с большим и меньшим диаметрами, причем их большие диаметры обращены в сторону источника охлаждающей и смазывающей жидкости. Повышается экономичность, уменьшаются габариты и масса компрессора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Ротационный компрессор, содержащий корпус с всасывающим и нагнетательным окнами, в последнем из которых установлен одноименный клапан, эксцентрично размещенный в корпусе ротор и взаимодействующую с ним разделительную пластину, расположенную в подключенной к источнику охлаждающей и смазывающей жидкости полости корпуса, причем разделительная пластина расположена в этой полости с образованием поршневой пары, отличающийся тем, что компрессор снабжен кожухом, охватывающем корпус, причем полость с распределительной пластиной соединена с источником охлаждающей и смазывающей жидкости и полостью образованной кожухом, охватывающим корпус, через распределительное устройство, выполненное в виде отверстий с установленными в них втулками, имеющими конусообразные усеченные внутренние выступы с большим и меньшим диаметрами, причем их большие диаметры обращены в сторону источника охлаждающей и смазывающей жидкости.2. Ротационный компрессор по п.1, отличающийся тем, что ось отверстий со втулками, имеющими конусообразные внутренние выступы, направлена перпендикулярно оси полости, в которой установлена разделительная пластина, причем длина последней меньше, чем глубина полости, по крайней мере, на величину диаметра отверстий со втулками.