КОЖУХ ДЛЯ ВЕНТИЛЯТОРА СПИРАЛЬНОГО КОМПРЕССОРА Российский патент 2017 года по МПК F04C29/04 

Изобретение относится к кожуху для вентилятора спирального компрессора.

Спиральные компрессоры используют для сжатия воздуха или иного газа посредством взаимодействия двух спиралеобразных витков, каждый из которых закреплен на пластине, вследствие чего данные витки сцепляются друг с другом и эксцентрично перемещаются относительно друг друга, образуя воздушные камеры, которые постепенно уменьшаются в результате вышеупомянутых перемещений и которые проходят от впускного отверстия к выпускному отверстию, вследствие чего давление воздуха в данных камерах увеличивается за счет его сжатия в постепенно уменьшающихся камерах.

В целом, одна из двух спиралей является неподвижной спиралью, образующей часть статора, а другая спираль образует часть ротора с валом, приводимым в движение от электродвигателя, на котором эксцентрично установлен ротор.

Компрессор подобного типа известен, например, из патентного документа ЕР 2.224.136.

При сжатии воздуха неизбежно выделяется тепло, которое отводится в окружающую среду посредством внешних радиаторов теплоотвода, расположенных на статоре и на роторе.

В целом, активное охлаждение осуществляется посредством вентилятора, который втягивает воздух или иной газовый теплоноситель и выбрасывает данный газовый теплоноситель на радиаторы теплоотвода.

В последующем описании и в формуле изобретения газовым теплоносителем будет считаться воздух, хотя изобретение не ограничено спиральным компрессором с воздушным охлаждением.

На практике вентилятор и компрессор приводятся в действие от общего привода.

Обычно центробежный вентилятор используют с ротором, который установлен в кожухе, за счет чего окружающий воздух втягивается через осевое впускное отверстие в осевом направлении вентилятора, другими словами, воздух втягивается в осевом направлении ротора и канализируется кожухом к другой стороне привода для обдува поверх и вдоль радиаторов теплоотвода спирального компрессора через дефлектор.

Кожухи подобного типа образованы, с одной стороны, улиткой для корпуса ротора вентилятора с осевым впускным отверстием для втягивания воздуха в осевом направлении, параллельно геометрической оси, проходящей через центр впускного отверстия, и перпендикулярно плоскости впускного отверстия и радиального выпускного отверстия, а, с другой стороны выпускным изгибом, входящим в указанное радиальное выпускное отверстие с осевым выпуском, за счет чего улитка образуется двумя противоположными стенками, по меньшей мере в одной из которых имеется проход, образующий вышеуказанное впускное отверстие, которые соединены между собой поперечной стенкой, радиальное расстояние от которой до вышеуказанной оси постепенно увеличивается в направлении вращения вокруг оси от начальной точки к конечной точке, за счет чего внутри кожуха, в области вышеуказанной начальной точки, выпускной изгиб соединен с поперечной стенкой под внутренним углом.

Недостаток известных кожухов заключается в том, что они имеют относительно большие потери потока, что приводит к сокращению потока теплоносителя, в качестве которого используется втягиваемый воздух, а, следовательно, к снижению эффективности сжатия и к общему снижению производительности компрессора, либо вообще делают компрессор неработоспособным при высоких температурах окружающей среды, например, свыше 40°-50°C.

Задачей изобретения является обеспечение решения для устранения вышеуказанных и других недостатков.

Таким образом, изобретение относится к кожуху вышеуказанного типа, причем вышеуказанный внутренний угол между выпускным изгибом и поперечной стенкой в начальной точке указанной поперечной стенки является острым при виде в перпендикулярной проекции на плоскость, проходящую перпендикулярно оси впускного отверстия, при этом внутренний угол проходит от одной стороны срединной плоскости, определяемой осью впускного отверстия и центром выхода выпускной трубки, к другой стороне срединной плоскости, расположенной со стороны конечной точки поперечной стенки, и на расстояние от данной срединной плоскости.

По сравнению с известными кожухами, вышеуказанный внутренний угол между кожухом и выпускным изгибом является значительно более острым и глубоким.

Многочисленные расчеты и моделирование показали, что за счет подобной компоновки обратный поток вентиляционного воздуха существенно сокращается, другими словами, воздух, направляемый улиткой в выпускной изгиб, не возвращается назад через зазор между ротором и вышеуказанной поперечной стенкой в области вышеуказанного угла.

Поэтому, возникающие вследствие этого потери, существенно сокращаются, и при той же мощности на валу ротора вентилятора расход теплоносителя спирального компрессора заметно увеличивается, что, как известно, улучшает его охлаждение и, в свою очередь, повышает эффективность сжатия спирального компрессора.

Предпочтительно, выпускной изгиб выполнен таким образом, чтобы в сечении вдоль вышеуказанной срединной плоскости внешняя часть выпускного изгиба образовывала круговой сегмент, радиус которого больше ширины улитки, измеренной в осевом направлении, а внешняя стенка снаружи выпускного изгиба была выполнена в виде цилиндрической стенки, осевая линия которой проходит через центр вышеуказанного кругового сегмента и перпендикулярно вышеуказанной срединной плоскости.

Посредством этого канализирование в изгибе становится более оптимальным по сравнению с известными решениями, в которых используют изгибы под значительными углами.

Кроме этого, кожух имеет меньшие размеры по сравнению с известными кожухами с угловыми выпускными изгибами.

В результате кожух согласно изобретению занимает примерно на 18% меньше места, позволяя снизить количество используемых материалов примерно на 15%.

Предпочтительно, вышеуказанный круговой сегмент проходит от радиального выпускного отверстия под углом, таким образом, чтобы каждый из следующих элементов: вторая стенка и другой торец кругового сегмента, был расположен с противоположной стороны относительно первой стенки улитки и на расстоянии от нее.

Это дополнительно позволяет сократить нежелательный обратный воздушный поток, получив ряд преимуществ, рассмотренных выше.

В целом, посредством видоизмененной формы кожуха согласно изобретению воздушный поток оптимизируется примерно на 20%, при этом кожух становится более компактным и сокращается количество сырья для его изготовления.

В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления кожух образован двумя частями, между которыми проходит разделительная линия, которая в области улитки находится в делительной плоскости, перпендикулярной осевому направлению, а в области выпускного изгиба - в делительной плоскости, которая расположена наклонно относительно первой делительной плоскости.

Преимущество этого заключается в том, что неизменно обеспечивается простота сборки вентилятора и доступ к ротору вентилятора для проведения обслуживания или ремонта.

Кроме этого, упрощается изготовление кожуха за счет использования простой пресс-формы для обеих половин кожуха.

Изобретение также относится к спиральному компрессору с воздушным или газовым охлаждением, снабженному центробежным вентилятором с ротором, который установлен в кожухе согласно изобретению, посредством чего привод ротора вставлен через впускное отверстие кожуха, а выход выпускного изгиба снабжен дефлектором для канализирования вентиляционного потока над или вдоль радиаторов теплоотвода спирального компрессора.

Для лучшего пояснения особенностей изобретения кожух согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения для канализирования воздушного потока, поступающего из вентилятора в спиральный компрессор с воздушным или газовым охлаждением, а также спиральный компрессор с вентилятором и подобным кожухом, далее раскрыты на неограничивающем примере со ссылками на чертежи.

На фиг. 1 показан спиральный компрессор с воздушным или газовым охлаждением, снабженный вентилятором с кожухом согласно изобретению, некоторые детали которого не показаны, схематический вид в перспективе;

на фиг. 2 - кожух вентилятора, показанный на фиг. 1 ссылочным обозначением F2, дополненный дефлектором и ротором;

на каждой из фиг. 3 и 4 показан кожух на фиг. 2, но без дефлектора, а на фиг. 4 - без ротора, разные виды в перспективе;

на фиг. 5 и 6 показаны виды согласно стрелкам F5 и F6 на фиг. 4;

на фиг. 7 - вид согласно стрелке F7 на фиг. 6;

на фиг. 8 - вид согласно стрелке F8 на фиг. 7;

на фиг. 9 - кожух в упрошенном виде;

на фиг. 10 - разрез по линии Х-Х на фиг. 9;

на фиг. 11 - кожух на фиг. 4 в разобранном состоянии, вид в перспективе под другим углом;

на фиг. 12 - кожух на фиг. 11 в разобранном состоянии, но согласно другому варианту осуществления;

на фиг. 13-16 - известный кожух, для сравнения с кожухом в соответствии с изобретением, который показан на фиг. 4, 6, 7 и 8, соответственно.

Компрессор 1, как показано на фиг. 1 состоит из привода 2, например, в виде электродвигателя или ременной передачи с валом, имеющего геометрическую ось Х-Х', приводящего в действие спиральный компрессор 3 и центробежный вентилятор 4, снабженный ротором 5, который установлен с возможностью вращения в кожухе 6.

Все элементы закреплены на опорной конструкции 7.

Как известно, спиральный компрессор 3 содержит две спирали 8, которые могут взаимодействовать друг с другом, причем одна спираль 8 прикреплена к пластине 10 статора, которая прикреплена к каркасу, а другая спираль 9 образует часть пластины 11 ротора, который может приводиться в действие от привода 2 известным образом, совершая орбитальные перемещения вокруг оси Х-Х'.

И пластина 10 статора, и пластина 11 ротора снабжены радиаторами 12 теплоотвода, которые могут отводить тепло, создаваемое при работе компрессора, от спирального компрессора 3 в окружающую среду.

Для эффективного отвода теплоты сжатия, окружающий воздух аксиально втягивается через впускное отверстие 13 вентилятора 4 в направлении, параллельном оси Х-Х', по направлению стрелки I на фиг. 2, и выдувается в направлении, поперечном оси X-X', по направлению стрелки 0 на фиг. 2, на радиаторы 12 охлаждения спирального компрессора 3 через дефлектор 14, расположенный на выходе 15 кожуха 6.

Кожух 6 вентилятора образован улиткой 16, к которой прикреплен ротор 5 вентилятора 4, и выпускным изгибом 17, установленным перпендикулярно указанной улитке 16.

Улитка 16 образована двумя противоположными, эксцентрично параллельными стенками 18 и 19, соответственно первой стенкой 18, расположенной со стороны спирального компрессора 3, в которой имеется проход для вала привода 2, выступающий также в качестве указанного осевого впускного отверстия 13, и второй стенкой 19, расположенной с противоположной стороны, в которой также имеется проход 19а для вала привода.

Указанные стенки 18 и 19 соединены между собой непрерывной поперечной стенкой 20, радиальное расстояние r от которой до вышеуказанной оси Х-Х' в направлении вращения ротора 5 вокруг оси Х-Х' постепенно увеличивается от начальной точки 21, в которой радиальное расстояние r является наименьшим, до конечной точки 22, в которой радиальное расстояние г является наибольшим.

Между указанными начальной точкой 21 и конечной точкой 22 оставлено отверстие, которое совместно с первой стенкой 18 и второй стенкой 19 определяет радиальное выпускное отверстие 23 для воздуха, перемещаемого ротором 5, к которому прилегает поперечный выпускной изгиб 17 для направления выходящего радиального воздушного потока в сторону осевого направления, противоположно направлению I потока воздуха, втягиваемого через впускное отверстие 13, как это показано на фиг. 9.

В области конечной точки 22 выпускной изгиб 17 по касательной прилегает к поперечной стенке 20, по меньшей мере, при виде в перпендикулярной проекции на плоскость, перпендикулярную оси Х-Х', как это показано на фиг. 5 и 9, а в области начальной точки 21 выпускной изгиб 17 с внутренней стороны 25 кожуха 6 прилегает к поперечной стенке 20 под внутренним углом 25, который согласно одной из предпочтительных особенностей, как показано на фиг. 9, является острым углом 25 и проходит от одной стороны срединой плоскости 26, определяемой осью Х-Х' и центром 27 выхода 15 выпускного изгиба 17, до другой стороны срединной плоскости 26, расположенной со стороны концевой точки 22 поперечной стенки, и на расстояние А от срединной плоскости 26, как это показано на фиг. 9.

Таким образом, в кожухе 6 создается относительно глубокая и остроконечная прорезь, за счет чего указанное расстояние А от начальной точки 21 поперечной стенки 20 до срединной плоскости 26, предпочтительно, превышает диаметр D впускного отверстия 13 более чем на пять процентов, более предпочтительно превышает указанный диаметр D более чем на десять процентов.

Согласно другой предпочтительной особенности изобретения выпускной изгиб 17 имеет такую форму, что при виде в разрезе по указанной срединной плоскости 26, как показано на фиг. 10, внешняя стенка 28 снаружи выпускного изгиба 17 определяет круговой сегмент 29 с радиусом R, который больше ширины W улитки 16, измеряемой в направлении оси Х-Х', и который прилегает по касательной одним торцом 30 ко второй стенке 19 улитки 16.

Указанный круговой сегмент 29 определяет угол В, например в 90°, величина которого, предпочтительно, достаточна для того, чтобы другой торец 31 кругового сегмента 29 и вторая стенка 19 находились с противоположных сторон от первой стенки 18 улитки 16, и на расстоянии С от нее.

Внешняя стенка 28 выпускного изгиба 17, предпочтительно, является цилиндрической внешней стенкой 28, осевая линия которой проходит через центр указанного кругового сегмента 29 и перпендикулярно указанной срединной плоскости 26.

Аналогичным образом внутренняя стенка 33 выпускного изгиба 17, предпочтительно, является цилиндрической внутренней стенкой 33, которая в данном случае, но не обязательно, концентрична цилиндрической внешней стенке 28 и прилегает по касательной к первой стенке 18 с впускным отверстием 13.

Внутренняя стенка 33 и внешняя стенка 28 соединены между собой посредством двух соединительных стенок 34 и 35, которые совместно с внутренней стенкой 33 и внешней стенкой 28 определяют канал.

Выпускной изгиб 17 имеет прямой удлинительный участок 36, проходящий в осевом направлении выхода 15.

Вышеуказанный дефлектор 14 соединен с указанным удлинительным участком 36, прилегая к конической части выпускного изгиба 17 для направления осевого потока, выходящего из выпускного изгиба 17, поперечно направлению радиаторов 12 теплоотвода спирального компрессора.

Указанный дефлектор 14 может быть выполнен в виде отдельной детали, установленной на выпускном изгибе 17, как это показано на чертежах, однако также может быть выполнен за одно целое с кожухом 6.

Компрессор 1 функционирует точно также как и известный компрессор, с той лишь разницей, что за счет особой конструкции кожуха 6 вентилятора 4 потери потока существенно снижены, и компрессор 1 согласно изобретению может быть использован в условиях ограниченного пространства из-за небольшого размера кожуха по сравнению с известным кожухом, показанным на фиг. 13-16.

Кожух 6 без дефлектора 14, предпочтительно, состоит из двух частей, между двумя частями 6А и 6В проходит разделительная линия 37.

На фиг. 11 показаны обе части 6А и 6В, отделенные друг от друга.

В области улитки 16 и выхода 15 разделительная линия 37 образована делительными плоскостями 38 и 39, соответственно, как это показано на фиг. 11, указанные делительные плоскости 38 и 39 проходят перпендикулярно оси Х-Х'.

В месте соединения стенки 35 с внутренней стенкой выпускного изгиба 17 разделительная линия 37 находится в делительной плоскости 40 и делительной плоскости 41, соответственно, которые расположены наклонно относительно делительных плоскостей 38 и 39.

Посредством этого вентилятор 4 может быть легко собран и разобран, например, для проведения техобслуживания, ремонта или замены ротора 5.

Кроме этого, указанные части 6А и 6В могут быть изготовлены при помощи пресс-формы или штампа относительно простой конструкции, без подвижных компонентов.

На кромках соединяемых частей 6А и 6В кожуха 6 в области разделительной линии 37 между этими частями, предпочтительно, имеется профиль шпунтового соединения, обеспечивающий герметизацию между двумя частями 6А и 6В.

Разумеется, кожух 6 может быть разделен на составные части иным образом.

На фиг. 11 делительная плоскость 39 находится в области выхода 15, а удлинительный участок полостью отделен от выпускного изгиба 17.

Хотя на фиг. 1-10 показано, что во второй стенке 19 улитки 16 имеется проход 19а для вала привода 2, допустимо, чтобы указанная стенка 19 была сплошной, а впускное отверстие 13 в первой стенке было единственным проходом для привода 2, если указанный привод 2 находится между вентилятором и спиральным компрессором.

При необходимости отверстие 19а может быть сохранено и использовано в качестве смотрового отверстия при проведении техобслуживания вентилятора, для этого указанное отверстие 19а, например, может быть закрыто крышкой.

Изобретение ни в коей мере не ограничено рассмотренным вариантом осуществления, изображенным на чертежах и приведенным в качестве примера; кожух согласно изобретению, используемый для канализирования воздушного потока, выходящего из вентилятора спирального компрессора с воздушным или газовым охлаждением, и спиральный компрессор с вентилятором, установленным в подобном кожухе, могут, не выходя за объем изобретения, иметь любые формы и размеры.

Кожух для канализирования воздушного потока из центробежного вентилятора спирального компрессора с воздушным охлаждением образован улиткой с выпускным отверстием и выпускным изгибом, соединенным с ней под внутренним углом таким образом, что внутренний угол является острым углом, который проходит от одной стороны срединной плоскости, определяемой осью (Х-Х') впускного отверстия и центром выхода выпускного изгиба, до другой стороны срединной плоскости, расположенной со стороны конечной точки поперечной стенки, и на расстояние (А) от указанной срединной плоскости. Изобретение направлено на повышение КПД. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Кожух (6) для канализирования воздушного потока из центробежного вентилятора (4) спирального компрессора (3) с воздушным охлаждением, образованный с одной стороны улиткой (16) для корпуса ротора (5) вентилятора (4) с осевым впускным отверстием (13) для втягивания воздуха в осевом направлении, параллельно геометрической оси (Х-Х’), проходящей через центр впускного отверстия (13), и перпендикулярно плоскости впускного отверстия (13) и радиального выпускного отверстия (23), а с другой стороны выпускным изгибом (17), прилегающим к указанному радиальному выпускному отверстию (23), с осевым выходом (15), посредством чего улитка (16) образована двумя противоположными стенками (18, 19), по меньшей мере, в одной из которых выполнен проход, образующий вышеуказанное впускное отверстие (13), соединенными между собой поперечной стенкой (20), радиальное расстояние (r) от которой до вышеуказанной оси (Х-Х’) постепенно увеличивается в направлении вращения вокруг оси (Х-Х’) от начальной точки (21) к конечной точке (22), посредством чего внутри (24) кожуха (6), в области вышеуказанной начальной точки (21), выпускной изгиб (17) соединен с поперечной стенкой (20) под внутренним углом (25), отличающийся тем, что вышеуказанный внутренний угол (25) является острым при виде в перпендикулярной проекции на плоскость, проходящую перпендикулярно оси (Х-Х’) впускного отверстия (13), при этом внутренний угол (25) проходит от одной стороны срединной плоскости (26), определяемой осью (Х-Х’) впускного отверстия (13) и центром (27) выхода (15) выпускного изгиба (17), к другой стороне срединной плоскости (26), расположенной со стороны конечной точки (22) поперечной стенки (20), и на расстояние (А) от указанной срединной плоскости (26).

2. Кожух по п. 1, отличающийся тем, что кратчайшее расстояние (А) от начальной точки (21) поперечной стенки (20) до срединной плоскости (26) превышает диаметр (D) впускного отверстия (13) более чем на пять процентов, предпочтительно, превышает указанный диаметр (D) более чем на десять процентов.

3. Кожух по п. 1 или 2, отличающийся тем, что выпускной изгиб (17) в области вышеуказанной конечной точки (22) поперечной стенки (20) прилегает, по существу, по касательной к указанной поперечной стенке (20) при виде в перпендикулярной проекции на плоскость, перпендикулярную оси (Х-Х’) впускного отверстия (13).

4. Кожух по п. 1, отличающийся тем, что выпускной изгиб (17) образует канал для направления потока, выходящего из радиального выпускного отверстия (23) в осевом направлении, противоположно направлению потока в впускном отверстии (13).

5. Кожух по п. 1, отличающийся тем, что в сечении вдоль вышеуказанной срединной плоскости (26) внешняя стенка (28) выпускного изгиба (17) образует круговой сегмент (29), радиус (R) которого больше ширины (W) улитки (16), измеренной в осевом направлении (Х-Х’).

6. Кожух по п. 5, отличающийся тем, что торец (30) вышеуказанного кругового сегмента (29) внешней стенки выпускного изгиба (17) прилегает по касательной ко второй стенке (19) улитки (16).

7. Кожух по п. 5, отличающийся тем, что вышеуказанный круговой сегмент (29) проходит от радиального выпускного отверстия (23) под углом (В) таким образом, что каждый из следующих элементов: вторая стенка (19) и другой торец (31) кругового сегмента (29), расположен с противоположной стороны относительно первой стенки (18) улитки (16) и на расстоянии (С) от нее.

8. Кожух по п. 7, отличающийся тем, что вышеуказанный круговой сегмент (29) проходит от радиального выпускного отверстия (23) под углом (В), равным 90°.

9. Кожух по п. 5, отличающийся тем, что внешняя стенка (28) является цилиндрической стенкой, осевая линия которой проходит через центр (32) вышеуказанного кругового сегмента (29) и перпендикулярно вышеуказанной срединной плоскости (26).

10. Кожух по п. 5, отличающийся тем, что в сечении вдоль вышеуказанной срединной плоскости (26) внутренняя стенка (33) выпускного изгиба (17) определяет круговой сегмент.

11. Кожух по п. 10, отличающийся тем, что круговой сегмент выпускного изгиба (17) внутренней стенки (33) концентричен круговому сегменту (29) внешней стенки (28) выпускного изгиба (17).

12. Кожух по п. 10, отличающийся тем, что круговой сегмент внутренней стенки (33) выпускного изгиба (17) прилегает по касательной к первой стенке (18).

13. Кожух по п. 9, отличающийся тем, что внутренняя стенка (33) внутри выпускного изгиба (17) является цилиндрической стенкой, которая концентрична цилиндрической внешней стенке (28).

14. Кожух по п. 1, отличающийся тем, что кожух (6) состоит из двух частей (6А и 6В), между которыми проходит разделительная линия (37), которая в области поперечной стенки (20) улитки (16) находится в делительной плоскости (38), перпендикулярной оси (Х-Х’), а в области выпускного изгиба (17) - в двух делительных плоскостях (40 и 41), которые расположены наклонно относительно первой делительной плоскости (38).

15. Спиральный компрессор с воздушным охлаждением, снабженный центробежным вентилятором (4) с ротором (5), установленным в кожухе (6), отличающийся тем, что кожух (6) является кожухом по любому из пп.1-14.

16. Компрессор по п. 15, отличающийся тем, что выход (15) выпускного изгиба (17) снабжен дефлектором (14) для канализирования вентиляционного потока над или вдоль радиаторов (12) теплоотвода спирального компрессора (3).