ВИНТОВОЙ КОМПРЕССОР Российский патент 2012 года по МПК F04C18/16 F04C27/00 

Изобретение относится к области компрессоростроения, а именно к винтовым компрессорам.

Известен винтовой компрессор, содержащий полый корпус, ведущий и ведомый роторы, установленные в полости корпуса на подшипниках с образованием рабочих камер между винтовыми поверхностями сопряженных впадин роторов и поверхностями полости корпуса, уплотнительные элементы, выполненные в виде уплотнительных «усиков» на торцах винтовой части роторов со стороны нагнетания за одно целое с роторами или зачеканенные в профрезерованные узкие канавки (Двухроторные винтовые и прямозубые компрессоры. Теория, расчет и проектирование. И.Г.Хисамеев, В.А.Максимов. Казань, Издательство «Фен», 2000 г., стр.17-19).

Недостатками известного технического решения являются повышенная температура всасывания, увеличенная потребляемая мощность, низкий КПД из-за переноса горячего газа со стороны высокого давления (нагнетания) в сторону низкого давления (всасывания) при вращении роторов, а также трудоемкость изготовления, в случае касания торцов роторов с торцом корпуса компрессора, из-за малой площади соприкосновения, «усики» моментально срезаются.

Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности процесса сжатия и, как следствие, повышении энергетических характеристик, надежности и долговечности винтового компрессора.

Технический результат достигается благодаря тому, что винтовой компрессор содержит полый корпус, ведущий и ведомый роторы, установленные в полости корпуса на подшипниках с образованием рабочих камер между винтовыми поверхностями сопряженных впадин роторов и поверхностями полости корпуса, уплотнительные элементы, при этом уплотнительные элементы выполнены в виде углублений, образованных на внутренней торцевой поверхности корпуса со стороны нагнетания, отделенных друг от друга выступающими перемычками и сообщенных друг с другом посредством торцевого зазора между краями перемычек и роторами. Предпочтительно углубления отделены друг от друга кольцевыми и радиальными выступающими перемычками.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено продольное сечение винтового компрессора; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - выносной вид Б на фиг.1.

Винтовой компрессор содержит полый корпус 1, имеющий патрубки 2, 3 всасывания и нагнетания соответственно, а также окно 4 нагнетания, образованное на внутренней торцевой поверхности корпуса 1. В полости корпуса 1 установлены на подшипниках 5 и 6 с возможностью вращения ведущий ротор 7 и ведомый ротор 8. Винтовые поверхности сопряженных впадин роторов 7, 8 образуют с поверхностью полости корпуса 1 рабочую камеру. На внутренней торцевой поверхности корпуса 1 со стороны нагнетания выполнены уплотнительные элементы в виде углублений 9, разделенных выступающими перемычками 10 и сообщенных друг с другом посредством торцевого зазора 11 между краями перемычек 10 и торцами винтовых поверхностей роторов 7, 8. Углубления 9 в предпочтительном варианте отделены друг от друга кольцевыми и радиальными выступающими перемычками 10.

Винтовой компрессор работает следующим образом.

Газ через всасывающий патрубок 2 корпуса 1 компрессора поступает в рабочую камеру, образованную винтовыми поверхностями сопряженных впадин роторов 7, 8 и поверхностями полости корпуса 1, и сжимается за счет уменьшения ее объема. В момент, определенный необходимыми параметрами рабочего процесса, газ через окно 4 нагнетания вытесняется из компрессора. Особенностью винтовых компрессоров является то, что процесс сжатия происходит при наличии гарантированных зазоров в рабочих камерах, что приводит к утечкам и перетечкам газа между камерами с различными давлениями и ухудшению энергетических характеристик. Зазоры между винтовыми поверхностями сопряженных роторов 7, 8 и зазоры между винтовыми поверхностями роторов 7, 8 и поверхностью полости корпуса 1 определяются точностью изготовления. Основное влияние на энергетические характеристики винтового компрессора оказывает величина торцевого зазора 11, которая устанавливается при сборке компрессора и должна быть минимальной (например, 0,02-0,03 мм).

Действие уплотнительных элементов основано на торможении потока газа, перетекающего из области высокого давления (давление перед окном 4 нагнетания компрессора) в область за перемычкой 10 с более низким давлением. Газ поочередно то увеличивает скорость в щелях, то теряет эту скорость в углублениях 9 (течение газа можно рассматривать как процесс многоступенчатого дросселирования). Размеры и количество углублений 9 выбирается исходя из допустимой величины перетечек газа. При вращении роторов 7, 8 не происходит перенос горячего газа на всасывание, т.к. уплотнение расположено на неподвижном элементе - корпусе 1. Перемычки 10 выполняют роль предохранительных элементов при касании торцевой поверхности винтовой части роторов 7, 8 о внутреннюю торцевую поверхность корпуса 1 компрессора, причем перемычки 10 имеют протяженную площадь контакта, поэтому более стойки к истиранию.

Применение предлагаемой конструкции уплотнительных элементов в маслозаполненных винтовых компрессорах позволит уменьшить потери мощности на трение торцов винтовой части роторов 7 и 8 со стороны нагнетания о газомасляную смесь и уменьшить нагрев сжимаемого газа. Это связано с уменьшением суммарной площади трения по сравнению с трением полной торцевой площади корпуса 1.

При выполнении винтового компрессора с уплотнительными элементами, выполненными в виде углублений 9 на внутренней торцевой поверхности корпуса 1, разделенных между собой выступающими перемычками 10, а также при наличии минимального торцевого зазора 11 между перемычками 10 и торцевой поверхностью роторов 7, 8, обеспечивается надежное уплотнение, позволяющее повысить эффективность процесса сжатия за счет снижения перетечек, уменьшить потери рабочего газа, а также исключить перенос горячего газа на всасывание и, как следствие, повысить энергетические характеристики. В данной конструкции корпус 1 компрессора выполнен преимущественно из чугуна. Углубления 9 с перемычками 10 на внутренней торцевой поверхности корпуса 1 выполнены методом литья.

Изобретение относится к области компрессоростроения, а именно к винтовым компрессорам. Винтовой компрессор содержит полый корпус 1, ведущий ротор 7 и ведомый ротор, установленные в полости корпуса 1 на подшипниках 5 и 6 с образованием рабочих камер между винтовыми поверхностями сопряженных впадин роторов и поверхностями полости корпуса 1, уплотнительные элементы. Уплотнительные элементы выполнены в виде углублений, образованных на внутренней торцевой поверхности корпуса 1 со стороны нагнетания, отделенных друг от друга выступающими перемычками и сообщенных друг с другом посредством торцевого зазора 11 между краями перемычек и роторами. Изобретение направлено на повышение эффективности процесса сжатия и, как следствие, повышение энергетических характеристик, надежности и долговечности винтового компрессора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Винтовой компрессор, содержащий полый корпус, ведущий и ведомый роторы, установленные в полости корпуса на подшипниках с образованием рабочих камер между винтовыми поверхностями сопряженных впадин роторов и поверхностями полости корпуса, уплотнительные элементы, отличающийся тем, что уплотнительные элементы выполнены в виде углублений, образованных на внутренней торцевой поверхности корпуса со стороны нагнетания, отделенных друг от друга выступающими перемычками и сообщенных друг с другом посредством торцевого зазора между краями перемычек и роторами.

2. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что указанные углубления отделены друг от друга кольцевыми и радиальными выступающими перемычками.