РОТАЦИОННЫЙ КОМПРЕССОР Российский патент 2012 года по МПК F04C18/348 

Область техники

Настоящее изобретение относится к воздушному компрессору, перекачивающему жидкость насосу и компрессору для охлаждения и кондиционирования воздуха и, в частности, к компрессорному устройству с ротором и блоком цилиндров с синхронным вращением.

Уровень техники

Современный использующийся компрессор включает поршневой компрессор, компрессор с катящимся ротором, компрессор лопастного типа, спиральный компрессор и винтовой компрессор. Вследствие инерционного усилия, которое трудно сбалансировать, поршневой компрессор имеет недостатки, заключающиеся в высокой вибрации, низкой скорости вращения и больших размерах. Дополнительно, высокая скорость относительного перемещения имеет место между перемещающимся поршнем и неподвижным блоком цилиндров поршневого компрессора, так что имеется высокий уровень трения и абразивного истирания. Более того, всасывающий и выпускной клапаны и поршневое кольцо, и т.д. поршневого компрессора являются деталями, подверженными износу, что также является опасным недостатком компрессора и вызывает низкую надежность и низкую производительность работающей машины. Блок цилиндров компрессора с катящимся ротором является неподвижным, и когда ротор перемещается, точка контакта ротора на внутренней поверхности блока цилиндров перемещается с высокой относительной скоростью, и ротор также перемещается на высокой скорости относительно скользящей пластины, так что трение и абразивное истирание являются сильными. Блок цилиндров компрессора лопастного типа также является неподвижным, и когда ротор вращается, лопасть выталкивается из паза под действием центробежной силы и конец лопасти проходит вблизи внутренней поверхности неподвижного блока цилиндров. Компрессор лопастного типа имеет недостатки, заключающиеся в том, что скорость относительного перемещения между лопастью и блоком цилиндров является высокой и механическое трение является сильным, что вызывает большое абразивное истирание и потерю энергии, и, таким образом, срок службы и производительность компрессора являются небольшими. Хотя спиральный компрессор и винтовой компрессор преодолевают недостатки поршневого компрессора, неподвижный диск спирального компрессора по-прежнему остается, высокая относительная скорость имеет место между неподвижным диском и вращающимся диском, и процесс усложняется, и требуется высокая точность изготовления. Блок цилиндров спирального компрессора также является неподвижным, ротор перемещается в блоке цилиндров, и высокая относительная скорость имеет место между ними, что в результате приводит к большому трению и абразивному истиранию и более важно к высокой точности изготовления и усложненному процессу. Вышеупомянутые компрессоры имеют общую проблему, заключающуюся в том, что трение и абразивное истирание являются сильными, потери энергии и протекание являются большими, а производительность низкой, или процесс изготовления является сложным, а точность изготовления - высокой. Основной фактор заключается в том, что относительно большое перемещение всегда имеет место между одной неподвижной деталью и одной перемещающейся деталью, таким образом, неизбежное последствие заключается в том, что трение и абразивное истирание являются большими, и протекание является сильным. Более того, так как инерционное усилие перемещения является сложным для уравновешивания, поршневой компрессор имеет недостатки, заключающиеся в высокой вибрации, коротком сроке службы деталей, подверженных износу, и низкой надежности. Спиральный компрессор и винтовой компрессор имеют высокую стоимость вследствие высокой точности изготовления и усложненности процесса.

В международной заявке WO 2005/052373 описан ротационный компрессор, включающий в себя кожух, втулку вала, свободно вращающуюся, и ротор. Кожух имеет несколько входных отверстий и выходных отверстий. Втулка вала имеет несколько продольных отверстий и расположена в кожухе. Ротор имеет четыре скользящих затвора и эксцентрично прижат к внутренней окружной поверхности втулки вала. Подшипник, внутри кожуха, поддерживает ротор, и входные отверстия кожуха пересекаются с направлением вращения втулки вала. Процесс работы ротационного компрессора является таким: четыре скользящих затвора прижимаются к внутренней окружной поверхности втулки вала вследствие центробежной силы при принудительном вращении ротора, и, таким образом, ротор приводит во вращение втулку вала посредством скользящих затворов.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение направлено на создание синхронного ротационного компрессора, имеющего ротор и блок цилиндров, которые соответствующим образом вращаются вокруг их центров вращения, и одну скользящую пластину, которая разделяет полость между ротором и блоком цилиндров на две независимые рабочие камеры.

Ротационный компрессор согласно настоящему изобретению содержит кожух, блок цилиндров, ротор, главный вал, скользящую пластину, выпускной клапан, эксцентриковый держатель, опорный подшипник и консольный подшипник. Всасывающее отверстие и выпускное отверстие обеспечены на кожухе. Центральная ось вращения блока цилиндров отклоняется от центральной оси вращения ротора таким образом, что внешняя окружная поверхность ротора вписывается во внутреннюю окружную поверхность блока цилиндров. Головная часть скользящей пластины встроена в цилиндрический корпус блока цилиндров, и основное тело скользящей пластины проходит в паз для скользящей пластины ротора. Выпускной клапан обеспечен на внешней окружности ротора спереди по направлению вращения скользящей пластины. Впускное отверстие блока цилиндров обеспечено на блоке цилиндров сзади по направлению вращения скользящей пластины. Скользящая пластина и вписанная точка разделяют имеющий форму полумесяца рабочий объем между внутренней окружной поверхностью блока цилиндров и внешней окружной поверхностью ротора на камеру всасывания и камеру выпуска. Эксцентриковый держатель и кожух скреплены в одно целое посредством болтов. Главный вал консольно поддерживается на эксцентриковом держателе посредством опорного подшипника, и один конец внутренней стороны главного вала соединен с центральным отверстием вала ротора с помощью посадки шпонка-шпоночная канавка. Осевой конец на одной стороне блока цилиндров поддерживается на кожухе посредством консольного подшипника, а осевой конец на другой стороне блока цилиндров поддерживается на эксцентриковом держателе посредством консольного подшипника.

Выпускной проход ротора сообщается с центральным отверстием вала блока цилиндров, и они нормально сообщаются с выпускным отверстием кожуха. Всасывающее отверстие кожуха, полость между кожухом и блоком цилиндров, впускное отверстие блока цилиндров и камера всасывания нормально взаимодействуют.

Когда угол поворота главного вала составляет β=0°, начинается всасывание, а выпуск завершается. Когда угол поворота главного вала составляет 0°<β, начинается процесс сжатия воздуха, и, между тем, вращающееся всасывающее отверстие непрерывно всасывает воздух. Когда угол поворота главного вала составляет β=180°, рабочие объемы камеры всасывания и камеры выпуска в рабочей камере являются равными. Когда угол поворота главного вала составляет 0°<β<360°, рабочая камера находится в процессе непрерывного сжатия, и когда β=ψ, начинается выпуск. Здесь ψ задан в качестве угла выпуска, и одновременно, давление в камере выпуска больше, чем внешнее рабочее давление, таким образом, выпускной клапан автоматически открывается и начинается выпуск. Сжатый воздух выпускается из камеры выпуска через посредство выпускного клапана, выпускного прохода и выпускного отверстия. Когда сжатый воздух в камере выпуска полностью выпущен, выпускной клапан автоматически закрывается. Когда угол поворота главного вала составляет β=360°, т.е. главный вал поворачивается на один полный оборот, ротационный компрессор настоящего изобретения завершает рабочий цикл и затем камера всасывания заполняется воздухом.

В соответствии с ротационным компрессором настоящего изобретения, всасывание, сжатие и выпуск воздуха одним рабочим объемом выполняются за два полных оборота ротора. Однако, так как процессы всасывания и сжатия выполняются поочередно в рабочих камерах на двух сторонах скользящей пластины, в равной степени для всего компрессора, один рабочий цикл выполняется за один цикл вращения, т.е. один процесс из всасывания и выпуска выполняется, когда ротор вращается на один полный оборот. Таким образом, машина работает стабильно, и скорость потока воздуха на всасывающем и выпуском отверстиях является низкой, и потеря расхода значительно уменьшается. Потеря расхода составляет около половины потери расхода поршневого компрессора. Вращающееся всасывающее отверстие компрессора, имеющего эту конструкцию, непосредственно всасывает воздух, и всасывающий клапан не требуется, так что не будет возникать явление нагревания при всасывании, и объемный кпд является высоким. Дополнительно, количество деталей ротационного компрессора настоящего изобретения является небольшим, и не используются детали, подверженные износу. Общий объем ротационного компрессора уменьшен на 50-60%, его масса уменьшена на около 60%, по сравнению с поршневым компрессором, а его индикаторный кпд улучшен на 30-40%, по сравнению с поршневым компрессором.

Ротор и блок цилиндров ротационного компрессора настоящего изобретения образованы двумя колоннами, и относительная скорость перемещения между указанными двумя элементами является чрезвычайно низкой, так что трение и абразивное истирание значительно уменьшены и, между тем, протекание рабочей среды может быть легко исключено. Так как скользящая пластина имеет небольшую массу и перемещается на небольшое расстояние, только возвратно-поступательное инерционное усилие на скользящей пластине является очень маленьким и может не учитываться. Дополнительно, дисбаланс инерционного усилия вращения, вызванный неоднородностью материала, может быть легко решен с помощью конструкции. Вращающиеся блок цилиндров и ротор соответствующим образом вращаются вокруг их центров и не вызывают какое-либо неуравновешенное усилие, так что машина работает стабильно с низкой вибрацией и низким уровнем шума. Дополнительно, так как геометрическая форма поверхностей основных деталей представляет собой колонну, может быть легко обеспечена точность изготовления, что способствует использованию высокопроизводительных металлорежущих станков и организации линии сборки для изготовления, и также упрощаются сборка или проверка и ремонт. В частности, не используется эксцентриковый перемещающийся кривошипный вал, что значительно улучшает производительность и уменьшает затраты.

Ротационный компрессор настоящего изобретения имеет другой признак, заключающийся в том, что один рабочий объем может использоваться в качестве камеры всасывания и камеры выпуска одновременно, и камера всасывания, и камера выпуска поочередно непрерывно работают, что уменьшает количество деталей машины для образования компактной конструкции, повышает надежность компрессора, и, между тем, уменьшает энергетические потери, вызванные импульсом потока воздуха.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение станет более полностью понятным после прочтения подробного описания, приведенного ниже только с целью иллюстрирования, а не ограничения, и выполненного со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - вид спереди ротационного компрессора в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.2 - схематичное поперечное сечение первого варианта осуществления, когда угол поворота главного вала составляет β=0°;

Фиг.3 - схематичное поперечное сечение первого варианта осуществления, когда угол поворота главного вала составляет 0°<β;

Фиг.4 - схематичное поперечное сечение первого варианта осуществления, когда угол поворота главного вала составляет β=180°;

Фиг.5 - схематичное поперечное сечение первого варианта осуществления, когда угол поворота главного вала составляет ψ<β и начинается выпуск;

Фиг.6 - вид спереди ротационного компрессора в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.7 - вид спереди ротационного компрессора в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.8 - поперечное сечение ротационного компрессора в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.9А и 9В - схематичные виды варианта осуществления скользящей пластины в ротационном компрессоре в соответствии с настоящим изобретением, причем Фиг.9А представляет собой схематичный вид концевой поверхности скользящей пластины в ротационном компрессоре в соответствии с настоящим изобретением, а Фиг.9 В представляет собой вид спереди скользящей пластины в ротационном компрессоре в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.10А и 10В - схематичные виды другого варианта осуществления скользящей пластины в ротационном компрессоре в соответствии с настоящим изобретением, причем Фиг.10А представляет собой схематичный вид концевой поверхности скользящей пластины в ротационном компрессоре в соответствии с настоящим изобретением, а Фиг.10В представляет собой вид спереди скользящей пластины в ротационном компрессоре в соответствии с настоящим изобретением; и

Фиг.11А и 11В - схематичные виды конструкции уплотнения концевых поверхностей ротора и блока цилиндров в ротационном компрессоре в соответствии с настоящим изобретением, причем Фиг.11А представляет собой частичное поперечное сечение концевых поверхностей ротора и блока цилиндров в ротационном компрессоре в соответствии с настоящим изобретением, а Фиг.11В представляет собой схематичный вид концевых поверхностей ротора и блока цилиндров в ротационном компрессоре в соответствии с настоящим изобретением.

Подробное описание изобретения

Далее варианты осуществления ротационного компрессора согласно настоящему изобретению описаны подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На Фиг.1-5 показан ротационный компрессор в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, причем Фиг.1 представляет собой вид спереди ротационного компрессора в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Фиг.2 представляет собой схематичное поперечное сечение первого варианта осуществления, когда угол поворота главного вала составляет β=0°, Фиг.3 представляет собой схематичное поперечное сечение первого варианта осуществления, когда угол поворота главного вала составляет 0°<β<180°, Фиг.4 представляет собой схематичное поперечное сечение первого варианта осуществления, когда угол поворота главного вала составляет β=180°, и Фиг.5 представляет собой схематичное поперечное сечение первого варианта осуществления, когда угол поворота главного вала составляет ψ<β.

Как показано на Фиг.1 и 2, ротационный компрессор в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения включает в себя кожух 1, блок 2 цилиндров, ротор 3, скользящую пластину 4, главный вал 5, всасывающее отверстие 6, выпускной клапан 7, выпускное отверстие 8, консольный подшипник 9, эксцентриковый держатель 10, опорный подшипник 11 и впускное отверстие 12 блока цилиндров.

Эксцентриковый держатель 10 и кожух 1 скреплены в одно целое посредством болтов. Главный вал 5 консольно поддерживается на эксцентриковом держателе 10 посредством опорного подшипника 11, и один конец внутренней стороны главного вала 5 соединен с центральным отверстием вала ротора 3 с помощью посадки шпонка-шпоночная канавка, т.е. ротор 3 вращается вокруг центральной оси главного вала 5.

Как блок 2 цилиндров, так и кожух 1 имеют форму колонны, при этом осевой конец на одной стороне блока 2 цилиндров поддерживается на кожухе 1 посредством консольного подшипника 9, а осевой конец на другой стороне блока 2 цилиндров поддерживается на эксцентриковом держателе 10 посредством консольного подшипника 9. Центральная ось блока 2 цилиндров совпадает с центральной осью кожуха 1, т.е. блок 2 цилиндров и кожух 1 расположены соосно, но в эксцентриковом держателе 10 центральная ось блока 2 цилиндров отклоняется от центральной оси главного вала 5. Центральная ось главного вала 5 расположена ниже центральной оси блока 2 цилиндров, и центральные оси этих двух элементов отклоняются таким образом, что внешняя окружная поверхность в нижней части ротора 3 вписывается во внутреннюю окружную поверхность в нижней части блока 2 цилиндров.

Так как блок 2 цилиндров и ротор 3 соответствующим образом вращаются вокруг их центров вращения, блок 2 цилиндров и ротор 3 не вызывают какое-либо неуравновешенное инерционное усилие и работают стабильно.

Как показано на Фиг.9А и 9В, головная часть скользящей пластины 4 ротационного компрессора согласно настоящему изобретению имеет форму колонны, а ее основное тело имеет форму пластины. Головная часть скользящей пластины 4 встроена в цилиндрический корпус блока 2 цилиндров, и основное тело скользящей пластины 4 проходит в радиальный паз для скользящей пластины ротора 3. Два конца колоннообразной головной части скользящей пластины 4 незначительно проходят наружу основного тела скользящей пластины 4, и два конца колоннообразной головной части скользящей пластины 4 соответственно проходят в два осевых конца блока 2 цилиндров для образования двух валов опорной цапфы, закрепленных в радиальном направлении, когда скользящая пластина 4 перемещается, для того, чтобы предотвратить выскальзывание скользящей пластины 4 из цилиндрического корпуса блока 2 цилиндров. Длина основного тела скользящей пластины 4 равна внутренней осевой ширине блока 2 цилиндров, таким образом, жидкость нелегко проходит через щели на краях основного тела скользящей пластины 4. Между тем, скользящая пластина 4 обеспечена для поперечного перемещения вдоль радиального направления ротора 3 и приспособлена к сдвигу по фазе между блоком 2 цилиндров и ротором 3.

Когда главный вал 5 приводится в действие двигателем для вращения, ротор 3 вращается вокруг главного вала 5 и заставляет блок 2 цилиндров вращаться посредством скользящей пластины 4, и блок 2 цилиндров вращается вокруг его собственной центральной оси. Когда угол поворота главного вала составляет 0°<β<180°, фаза вращения блока 2 цилиндров превышает угол поворота ротора 3; тогда как, когда угол поворота главного вала составляет 180°<β<360°, фаза вращения блока 2 цилиндров отстает от угла поворота ротора 3, и, следовательно, скользящая пластина 4 требует поперечного перемещения для приспосабливания к сдвигу по фазе между блоком 2 цилиндров и ротором 3. Между тем, мощность передается от ротора 3 на блок 2 цилиндров, и сдвиг по фазе указанных двух элементов обеспечивается таким образом, чтобы составлять ноль, когда угол β поворота главного вала составляет 0°, 180° и 360°. Следовательно, блок 2 цилиндров и ротор 3 приводятся в совместное вращение, и вращение на один полный оборот для блока 2 цилиндров и ротора 3 занимает полностью одинаковое время, так что настоящее изобретение также называется синхронным ротационным компрессором.

При вращении, внутренняя окружная поверхность блока 2 цилиндров и внешняя окружная поверхность ротора 3 всегда вписываются в самой нижней точке в вертикальном направлении. Скользящая пластина 4 и вписанная точка разделяют имеющий форму полумесяца рабочий объем между внутренней окружной поверхностью блока 2 цилиндров и внешней окружной поверхностью ротора 3 на две разные воздушные камеры, а именно камеру всасывания и камеру выпуска, которые вместе образуют рабочую камеру компрессора. Однако, так как радиус вращения ротора 3 отличается от радиуса вращения блока 2 цилиндров, и их центры вращения также являются разными, при вращении, контактные поверхности указанных двух элементов медленно скользят относительно друг друга, и их относительная скорость является достаточно низкой, что значительно уменьшает трение и абразивное истирание между ними.

Кожух 1 представляет собой разъемную конструкцию и скреплен в одно целое посредством болтов. Всасывающее отверстие 6 обеспечено на верхнем конце кожуха 1, а выпускное отверстие 8 обеспечено на конце вала. Впускное отверстие 12 блока цилиндров обеспечено на блоке 2 цилиндров сзади по направлению вращения скользящей пластины 4. Между тем, центральное отверстие вала блока 2 цилиндров образует часть выпускного прохода. Радиальный выпускной проход и выпускной проход центрального отверстия вала выполнены на роторе 3, и радиальный выпускной проход взаимодействует с выпускным проходом центрального отверстия вала. Выпускной клапан 7 обеспечен на впускном отверстии радиального выпускного прохода ротора 3, т.е. на внешней окружности ротора 3. Выпускной клапан 7 размещен спереди по направлению вращения скользящей пластины 4 и соответствует внешней окружности ротора 3, что значительно уменьшает влияние свободного неиспользуемого объема и улучшает коэффициент использования блока цилиндров.

Во время работы ротационного компрессора настоящего изобретения, жидкость проходит в полость между кожухом 1 и блоком 2 цилиндров через всасывающее отверстие 6 на верхнем конце кожуха 1 и затем проходит в камеру всасывания между блоком 2 цилиндров и ротором 3 через впускное отверстие 12 блока цилиндров, причем направление всасывания обозначено с помощью стрелок, как показано на Фиг.1-5. Как показано на Фиг.3, с увеличением угла β поворота главного вала 5, объем камеры всасывания между блоком 2 цилиндров и ротором 3 соответственно увеличивается, и количество всасываемого воздуха также непрерывно увеличивается. Когда главный вал 5 поворачивается на 180°, как показано на Фиг.4, рабочая среда, которая поступает в камеру всасывания, занимает половину рабочего объема, образованного блоком 2 цилиндров и ротором 3. Так как во время вращения ротационного компрессора настоящего изобретения впускное отверстие 12 блока цилиндров всегда взаимодействует с всасывающим отверстием 6, и между ними не обеспечен всасывающий клапан, воздух обеспечивается таким образом, чтобы успешно проходить в камеру всасывания между блоком 2 цилиндров и ротором 3 через впускное отверстие 12 блока цилиндров при любом угле поворота главного вала. Между тем, как показано на Фиг.5, направление потока воздуха после сжатия обозначено. Когда давление в камере выпуска больше, чем внешнее рабочее давление, выпускной клапан 7 автоматически открывается, и сжатый воздух проходит через выпускной клапан 7, проходит в выпускной проход центрального отверстия вала ротора и в выпускной проход центрального отверстия вала блока 2 цилиндров, как показано на Фиг.1, через радиальный выпускной проход ротора 3, и, в итоге, выпускается через выпускное отверстие 8, как показано на Фиг.1.

Во время вращения ротационного компрессора согласно настоящему изобретению, выпускной проход всегда сообщается с выпускным отверстием 8, так что завершается непрерывный процесс выпуска, и, между тем, исключаются небезопасные моменты, вызываемые ударом жидкости.

Как показано на Фиг.2, когда угол поворота главного вала составляет β=0°, начинается всасывание, а выпуск прекращается. Когда угол поворота главного вала составляет 0°<β, как показано на Фиг.3, начинается процесс сжатия воздуха, и, между тем, вращающееся впускное отверстие непрерывно всасывает воздух. Как показано на Фиг.4, когда угол поворота главного вала составляет β=180°, рабочие объемы камеры всасывания и камеры выпуска в рабочей камере являются равными. Как показано на Фиг.5, когда угол поворота главного вала составляет ψ<β<360° и β=ψ, начинается выпуск. Здесь ψ задан в качестве угла выпуска, и одновременно, давление в камере выпуска больше, чем внешнее рабочее давление, выпускной клапан 7 автоматически открывается, и начинается выпуск. Сжатый воздух выпускается из камеры выпуска через выпускной клапан 1, выпускной проход и выпускное отверстие 8. Наряду с увеличением угла поворота главного вала, сжатый воздух в камере выпуска полностью выпускается из камеры выпуска, и затем выпускной клапан 7 автоматически закрывается. Когда угол поворота главного вала составляет β=360°, т.е. главный вал поворачивается на один полный оборот, как показано на Фиг.2, ротационный компрессор согласно настоящему изобретению завершает рабочий цикл и затем камера всасывания заполняется воздухом.

Выпускной клапан 7 может использовать механизм, аналогичный консольному пластинчатому клапану или кольцевому клапану. Когда давление в камере выпуска больше, чем внешнее рабочее давление, поток воздуха заставляет консольный клапан открываться и проходит в выпускной проход через камеру выпуска. После окончания выпуска, т.е. когда давление в камере выпуска меньше внешнего рабочего давления, консольный клапан возвращается в его исходное положение и автоматически закрывает выпускной проход.

В соответствии с ротационным компрессором первого варианта осуществления настоящего изобретения, всасывание, сжатие и выпуск воздуха одним рабочим объемом выполняется за два полных оборота ротора 3. Однако, так как процессы всасывания и сжатия выполняются поочередно в рабочих камерах на двух сторонах скользящей пластины 4, в равной степени для всего компрессора, один рабочий цикл выполняется за один цикл вращения, т.е. один процесс из всасывания и выпуска выполняется, когда ротор 3 поворачивается на один полный оборот. Таким образом, машина работает стабильно, и скорость потока воздуха на всасывающем и выпуском отверстиях является низкой, и потеря расхода значительно уменьшается. Потеря расхода составляет около половины потери расхода поршневого компрессора. Вращающееся всасывающее отверстие компрессора, имеющего эту конструкцию, непосредственно всасывает воздух и всасывающий клапан не требуется, так что не будет возникать нагрев при всасывании, причем объемный кпд является высоким, а потеря мощности низкой. Дополнительно, количество деталей ротационного компрессора согласно настоящему изобретению является небольшим, и не используются детали, подверженные износу. Общий объем ротационного компрессора уменьшен на 50-60%, его масса уменьшена на около 60%, по сравнению с поршневым компрессором, и его индикаторный кпд улучшен на 30-40%, по сравнению с поршневым компрессором.

Ротор 3 и блок 2 цилиндров ротационного компрессора согласно настоящему изобретению образованы двумя колоннами, и относительная скорость перемещения между указанными двумя элементами является чрезвычайно низкой, так что трение и абразивное истирание значительно уменьшены и, между тем, протекание рабочей среды может быть легко исключено. Так как скользящая пластина 4 имеет небольшую массу и перемещается на небольшое расстояние, возвратно-поступательное инерционное усилие на скользящей пластине 4 является очень маленьким и может не учитываться. Дополнительно, дисбаланс инерционного усилия вращения, вызванный неоднородностью материала, может быть легко решен с помощью конструкции.

Вращающиеся блок 2 цилиндров и ротор 3 соответствующим образом вращаются вокруг их центров и не вызывают какое-либо неуравновешенное усилие, так что машина работает стабильно с низкой вибрацией и низким уровнем шума. Дополнительно, так как геометрическая форма поверхностей основных деталей представляет собой колонну, может легко обеспечиваться точность изготовления, что способствует использованию высокопроизводительных металлорежущих станков и организации линии сборки для изготовления, причем обеспечиваются простые сборка или проверка и ремонт. В частности, эксцентриковый перемещающийся кривошипный вал не используется, что значительно улучшает производительность и уменьшает затраты.

Ротационный компрессор согласно настоящему изобретению имеет другой признак, который заключается в том, что один рабочий объем может использоваться в качестве камеры всасывания и камеры выпуска одновременно, и камера всасывания и камера выпуска поочередно непрерывно работают, что уменьшает количество деталей машины для образования компактной конструкции, повышает надежность компрессора, и, между тем, уменьшает энергетические потери, вызванные импульсом потока воздуха.

На Фиг.6 показан ротационный компрессор в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. Ротационный компрессор второго варианта осуществления включает в себя кожух 1, блок 2 цилиндров, ротор 3, скользящую пластину 4, главный вал 5, всасывающее отверстие 6, выпускное отверстие 8 и консольный подшипник 9. Кожух 1 представляет собой разъемную конструкцию и скреплен в одно целое посредством болтов. Всасывающее отверстие 6 обеспечено на стороне верхнего конца кожуха 1, а выпускное отверстие 8 обеспечено на внешней окружности конца вала кожуха 1. Главный вал 5 поддерживается на двух концах вала кожуха 1 посредством двойного опорного подшипника, что значительно уменьшает изгибающий момент ротора 3 относительно главного вала 5 и улучшает состояние нагрузки главного вала для того, чтобы приспосабливаться к большому ротационному компрессору. Так как главный вал 5 проходит через все центральное отверстие вала ротора 3, центральное отверстие вала ротора 3 выполнено со ступенчатой формой. Главный вал 5 соединен с центральным отверстием вала, имеющим небольшой диаметр, ротора 3 с помощью посадки шпонка-шпоночная канавка, т.е. ротор 3 вращается вокруг центральной оси главного вала 5. Зазор между ступенчатым большим отверстием вала ротора 3 и главным валом 5 образует выпускной проход. Другие детали конструкции являются такими же, как детали ротационного компрессора в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, и, с целью упрощения, их подробное описание не будет повторяться.

На Фиг.7 показан ротационный компрессор в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения. Ротационный компрессор третьего варианта осуществления включает в себя кожух 1, блок 2 цилиндров, ротор 3, скользящую пластину 4, главный вал 5, всасывающее отверстие 6 и выпускное отверстие 8. Отличие от ротационного компрессора в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения заключается в том, что в ротационном компрессоре в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения всасывающее отверстие 6 обеспечено на конце кожуха 1, т.е. расположено в осевом положении, так что ротационный компрессор может использоваться в других ситуациях.

На Фиг.8 показан ротационный компрессор в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения. Ротационный компрессор четвертого варианта осуществления включает в себя кожух 1, блок 2 цилиндров, ротор 3, скользящую пластину 4, главный вал 5, всасывающее отверстие 6 и выпускной клапан 7. Отличие от ротационного компрессора в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения заключается в том, что основное тело скользящей пластины 4 в ротационном компрессоре в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения проходит в радиальный паз для скользящей пластины ротора 3, тогда как скользящая пластина 4 в ротационном компрессоре в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения наклонно расположена в роторе 3, что, хотя слегка повышает сложность обработки, значительно облегчает состояние нагрузки скользящей пластины 4.

Как показано на Фиг.9А и 10А, в ротационном компрессоре настоящего изобретения головная часть скользящей пластины, встроенной в блок цилиндров, может располагаться в разных конструкциях, и, таким образом, внутренняя арочная поверхность цилиндрического корпуса блока 2 цилиндров, которая размещает головную часть скользящей пластины, имеет разную конструкцию. Как показано на Фиг.9А, шейка обеспечена ниже колоннообразной головной части скользящей пластины, и перемещение скользящей пластины, встроенной в блок цилиндров, является более мягким. Как показано на Фиг.10В, шейка не обеспечена ниже колоннообразной головной части скользящей пластины, и глубина колоннообразной головной части скользящей пластины, встроенной в блок цилиндров, является небольшой, что является простым для изготовления и обеспечивает плавное перемещение скользящей пластины 4.

Как показано на Фиг.9В, в ротационном компрессоре настоящего изобретения, направляющий паз в направлении перемещения скользящей пластины расположен на стороне скользящей пластины, и также может располагаться в форме креста, как показано на Фиг.10В. Направляющий паз обеспечен для хранения смазочного материала, когда необходимо, таким образом, смягчая трение и абразивное истирание между скользящей пластиной 4 и радиальным пазом для скользящей пластины ротора 3.

На Фиг.11А и 11В показана конструкция уплотнения концевых поверхностей ротора 3 и блока 2 цилиндров в ротационном компрессоре в соответствии с настоящим изобретением. Так как между блоком 2 цилиндров и ротором 3 в ротационном компрессоре настоящего изобретения имеет место относительное перемещение с низкой скоростью, в некоторой степени, может возникать протекание воздуха. Поэтому уплотнительное кольцо 13 обеспечено на концевых поверхностях блока 2 цилиндров и ротора 3. Так как радиус вращения ротора 3 отличается от радиуса вращения блока 2 цилиндров, при вращении, контактные поверхности указанных двух элементов медленно скользят относительно друг друга, и их относительная скорость является достаточно низкой, так что уплотнительное кольцо 13 значительно уменьшает протекание воздуха и улучшает объемный кпд ротационного компрессора.

В ротационном компрессоре, главным проходом для протекания жидкости является зазор между внутренней окружной поверхностью блока 2 цилиндров и внешней окружной поверхностью ротора 3, т.е. зазор во вписанной точке внешней окружной поверхности в нижней части ротора 3 и внутренней окружной поверхности в нижней части блока 2 цилиндров. Размер зазора непосредственно влияет на объемный кпд и расходы на обработку ротационного компрессора. Что касается воздушного компрессора, и компрессора для охлаждения и кондиционирования воздуха, зазор в соединении концевых поверхностей блока 2 цилиндров и ротора 3 регулируется в пределах 2 мм. Что качается ротационного масляного насоса, зазор между внутренней окружной поверхностью блока 2 цилиндров и внешней окружной поверхностью ротора 3 регулируется в пределах 3 мм.

Однако настоящее изобретение не ограничивается на вышеприведенных вариантах осуществления, и специалисты в данной области техники могут выполнить модификации, равноценные замены и добавление, удаление или рекомбинацию деталей в соответствии с принципом работы и вариантами осуществления настоящего изобретения, которые рассматриваются в качестве новых вариантов осуществления.

Хотя, в соответствии с настоящим изобретением, при вращении, внутренняя окружная поверхность блока 2 цилиндров и внешняя окружная поверхность ротора 3 всегда вписаны в самой нижней точке в вертикальном направлении, это является только примером для иллюстрации. Внутренняя окружная поверхность блока 2 цилиндров и внешняя окружная поверхность ротора 3 могут вписываться в любой фазе на окружности до тех пор, пока скользящая пластина 4 и вписанная точка разделяют рабочий объем в виде полумесяца на две разные воздушные камеры, таким образом, образуя камеру всасывания и камеру выпуска.

Хотя, в настоящем изобретении, всасывающее отверстие 6 обеспечено на верхнем конце или осевой концевой поверхности кожуха 1, следует понимать, что для других моделей всасывающее отверстие может располагаться в любом возможном месте кожуха. Что касается воздушного ротационного компрессора, может быть обеспечено несколько всасывающих отверстий, и даже кожух 1 может быть выполнен в виде открытого корпуса до тех пор, пока впускное отверстие 12 блока 2 цилиндров обеспечено во взаимодействии с атмосферой.

Хотя, в настоящем изобретении, основной корпус кожуха 1 является колоннообразным, следует понимать, что для других моделей основной корпус кожуха 1 также может иметь эллиптическую форму или другие формы до тех пор, пока обеспечивается устойчивая опора и жидкость проходит в камеру всасывания через впускное отверстие 12 блока цилиндров.

Хотя, в настоящем изобретении, блок 2 цилиндров обеспечен с впускным отверстием 12, следует понимать, что количество впускных отверстий 12 может составлять одно или множество впускных отверстий, расположенных в один ряд в осевом направлении, или множество впускных отверстий, расположенных в несколько рядов в осевом направлении и окружном направлении.

Хотя, в настоящем изобретении, воздух берется в качестве примера рабочей среды, следует понимать, что настоящее изобретение может широко применяться во множестве областей, аналогичных воздушному компрессору, перекачивающему жидкость насосу и компрессору для охлаждения и кондиционирования воздуха.

Изобретение относится к воздушному компрессору, в частности к компрессорному устройству с ротором и блоком цилиндров с синхронным вращением. Ротационный компрессор содержит кожух 1, блок 2 цилиндров, ротор 3, скользящую пластину 4 и выпускной клапан 7. Всасывающее отверстие 6 и выпускное отверстие обеспечены на кожухе 1. Центральная ось вращения блока 2 цилиндров отклоняется от центральной оси вращения ротора 3, так что внешняя окружная поверхность ротора 3 вписывается во внутреннюю окружную поверхность блока 2 цилиндров. Головная часть скользящей пластины 4 выполнена внутри цилиндрического корпуса блока 2 цилиндров. Основное тело скользящей пластины 4 проходит в паз для скользящей пластины ротора 3. Выпускной клапан 7 расположен на внешней окружности ротора 3 спереди по направлению вращения скользящей пластины 4. Впускное отверстие 12 блока цилиндров выполнено на блоке 2 цилиндров сзади по направлению вращения скользящей пластины 4. Скользящая пластина 4 и вписанная точка разделяют имеющий форму полумесяца рабочий объем между внутренней окружной поверхностью блока 2 цилиндров и внешней окружной поверхностью ротора 3 на камеру всасывания и камеру выпуска. Изобретение направлено на создание синхронного ротационного компрессора. 20 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Ротационный компрессор, содержащий кожух (1), блок (2) цилиндров, ротор (3), скользящую пластину (4) и выпускной клапан (7), при этом всасывающее отверстие (6) и выпускное отверстие (8) обеспечены на кожухе (1); центральная ось вращения блока (2) цилиндров отклоняется от центральной оси вращения ротора (3), так что внешняя окружная поверхность ротора (3) вписывается во внутреннюю окружную поверхность блока (2) цилиндров;
головная часть скользящей пластины (4) выполнена внутри цилиндрического корпуса блока (2) цилиндров, а основное тело скользящей пластины (4) проходит в паз для скользящей пластины ротора (3); выпускной клапан (7) расположен на внешней окружности ротора (3) спереди по направлению вращения скользящей пластины (4); впускное отверстие (12) блока цилиндров выполнено на блоке (2) цилиндров сзади по направлению вращения скользящей пластины (4); и скользящая пластина (4) и вписанная точка разделяют имеющий форму полумесяца рабочий объем между внутренней окружной поверхностью блока (2) цилиндров и внешней окружной поверхностью ротора (3) на камеру всасывания и камеру выпуска.

2. Ротационный компрессор по п.1, дополнительно содержащий главный вал (5), эксцентриковый держатель (10) и опорный подшипник (11), причем эксцентриковый держатель (10) и кожух (1) скреплены в одно целое посредством болтов, главный вал (5) консольно поддерживается на эксцентриковом держателе (10) посредством опорного подшипника (11), и один конец внутренней стороны главного вала (5) соединен с центральным отверстием вала ротора (3) с помощью посадки шпонка-шпоночная канавка.

3. Ротационный компрессор по п.1, дополнительно содержащий главный вал (5), консольный подшипник (9) и опорный подшипник (11), причем главный вал (5) поддерживается на двух концах вала кожуха (1) посредством двойного опорного подшипника, два осевых конца блока (2) цилиндров поддерживаются на кожухе (1) посредством консольного подшипника (9), и центральная часть главного вала (5) соединена с центральным отверстием вала ротора (3) с помощью посадки шпонка-шпоночная канавка.

4. Ротационный компрессор по п.2, дополнительно содержащий консольный подшипник (9), причем осевой конец на одной стороне блока (2) цилиндров поддерживается на кожухе (1) посредством консольного подшипника (9), а осевой конец на другой стороне блока (2) цилиндров поддерживается на эксцентриковом держателе (10) посредством консольного подшипника (9).

5. Ротационный компрессор по п.1, в котором радиальный выпускной проход и выпускной проход центрального отверстия вала выполнены на роторе (3), причем радиальный выпускной проход нормально сообщается с выпускным проходом центрального отверстия вала.

6. Ротационный компрессор по п.5, в котором выпускной проход ротора (3) и центральное отверстие вала блока (2) цилиндров сообщаются друг с другом и, затем, нормально сообщаются с выпускным отверстием (8) кожуха (1).

7. Ротационный компрессор по п.1 или 5, в котором всасывающее отверстие (6) кожуха (1), полость между кожухом (1) и блоком (2) цилиндров, впускное отверстие (12) блока цилиндров и камера всасывания нормально сообщаются.

8. Ротационный компрессор по п.1, в котором выпускной клапан (7) расположен размещающим внешнюю окружную поверхность ротора (3), и когда давление в камере выпуска больше, чем внешнее рабочее давление, выпускной клапан (7) автоматически открывается для полного выпуска сжатого воздуха в камере выпуска, и затем выпускной клапан (7) автоматически закрывается.

9. Ротационный компрессор по п.1, в котором головная часть скользящей пластины (4) имеет форму колонны, и основное тело скользящей пластины (4) имеет форму пластины, при этом два конца колоннообразной головной части скользящей пластины (4) проходят наружу основного тела скользящей пластины (4) для образования двух валов опорной цапфы, закрепленных в радиальном направлении, когда скользящая пластина (4) перемещается, и длина основного тела скользящей пластины (4) соответствует внутренней осевой ширине блока (2) цилиндров, так что жидкость с трудом проходит через щели на краях основного тела скользящей пластины (4).

10. Ротационный компрессор по п.1, в котором паз для скользящей пластины ротора (3) расположен в радиальном направлении ротора (3).

11. Ротационный компрессор по п.1, в котором паз для скользящей пластины ротора (3) расположен наклонно относительно радиального направления ротора (3).

12. Ротационный компрессор по п.1, в котором всасывающее отверстие (6) обеспечено в осевом положении кожуха (1).

13. Ротационный компрессор по п.1, в котором всасывающее отверстие (6) обеспечено в радиальном положении кожуха (1).

14. Ротационный компрессор по п.9, в котором шейка обеспечена ниже колоннообразной головной части скользящей пластины (4).

15. Ротационный компрессор по п.9 или 14, в котором скользящая пластина (4) обеспечена с направляющим пазом для хранения смазочного материала.

16. Ротационный компрессор по п.15, в котором направляющий паз расположен в поперечном виде.

17. Ротационный компрессор по п.1, дополнительно содержащий уплотнительное кольцо (13), расположенное на соединении концевых поверхностей блока (2) цилиндров и ротора (3).

18. Ротационный компрессор по п.1, в котором зазор между внутренней окружной поверхностью блока (2) цилиндров и внешней окружной поверхностью ротора (3) регулируется в пределах 3 мм.

19. Ротационный компрессор по п.17, в котором зазор между внутренней окружной поверхностью блока (2) цилиндров и внешней окружной поверхностью ротора (3) регулируется в пределах 2 мм.

20. Ротационный компрессор по п.1, в котором внешняя окружная поверхность ротора (3) и внутренняя окружная поверхность блока (2) цилиндров вписываются в самой нижней точке в вертикальном направлении.

21. Ротационный компрессор по п.1, в котором внешняя окружная поверхность ротора (3) и внутренняя окружная поверхность блока (2) цилиндров при необходимости вписываются в любой точке на внешней окружной поверхности ротора (3) и внутренней окружной поверхности блока (2) цилиндров.