КОМПРЕССОР И ВАКУУМНЫЙ НАСОС, ОБЕСПЕЧЕННЫЕ ТРАНСМИССИЕЙ Российский патент 2020 года по МПК F04C29/12 

Настоящее изобретение относится к компрессору и вакуумному насосу, обеспеченным трансмиссией.

Например, из публикаций WO 0042322 и US 7214036, которые раскрывают наиболее близкий уровень техники, известен вакуумный насос, обеспеченный элементом вакуумного насоса с ведомым валом и двигателем с ведущим валом для приведения в движение элемента вакуумного насоса, причем вакуумный насос дополнительно обеспечен трансмиссией между ведущим валом и ведомым валом, при этом трансмиссия содержит корпус и по меньшей мере ведомое зубчатое колесо, которое установлено на ведомом валу, и ведущее зубчатое колесо, которое установлено на ведущем валу.

Для того, чтобы обеспечивать правильную работу, масло впрыскивается в корпус трансмиссии, чтобы служить в качестве смазки.

Так как ведомый вал проходит от элемента компрессора до трансмиссии, уплотнения обеспечены между элементом компрессора и трансмиссией.

Однако всегда будет некоторый поток утечки, что означает, что некоторый воздух будет попадать в корпус трансмиссии, таким образом приводя к повышению давления в трансмиссии.

Важно избавляться от такого положительного давления, так как указанные уплотнения не должны подвергаться воздействию слишком большой разности давлений, поскольку это может влиять на их правильную работу.

Если разность давлений слишком велика, возможно, что воздух будет вытекать из трансмиссии в элемент компрессора. Этот воздух будет также содержать впрыснутую смазку.

Такую ситуацию всегда необходимо избегать, так как эта смазка будет непреднамеренно попадать в элемент компрессора и приводить к загрязнению сжатого воздуха, генерируемого элементом компрессора, в этом случае смазкой.

Несомненно, в случае применений без масла, при которых требуется чистый сжатый воздух, такая ситуация недопустима.

Положительное давление может быть выпущено в атмосферу. Это означает, что воздух со смазкой попадает в атмосферу. Такую ситуацию предпочтительно следует избегать для применений без масла, так как эта смазка будет попадать на машину или около машины и тем самым может случайно также попадать в машину.

Именно поэтому корпус трансмиссии соединен с маслоотделителем, чтобы быть способным очищать масловоздушную смесь в трансмиссии с помощью маслоотделителя и выпускать ее в атмосферу. Отделенное масло может быть направлено обратно в масляный резервуар для последующего впрыскивания обратно в трансмиссию.

В известных трансмиссиях выполняется использование сжатого газа для получения отбора из трансмиссии в маслоотделитель через канал Вентури.

Для этого используется часть сжатого газа, сгенерированного компрессором, которая ответвляется в указанный канал Вентури. Следовательно, масловоздушная смесь будет отбираться из трансмиссии, причем сжатый газ и масловоздушная смесь продуваются через фильтр.

Разумеется, это влечет за собой потерю эффективности машины.

Более того, ветвь может быть прервана или может отделяться так, что канал Вентури теряет его эффект, так, что не происходит отбора в маслоотделитель.

Альтернативно, также возможно получать отбор с помощью внешнего (электрического) источника с, например, вентилятором.

Однако это решение также влечет за собой дополнительное потребление электричества и также дополнительный риск в случае выхода из строя внешнего источника, например, в случае отключения электропитания или обрыва кабеля.

Задачей настоящего изобретения является устранение по меньшей мере одного из указанных и других недостатков.

Для решения указанной задачи согласно изобретению был создан компрессор, обеспеченный элементом компрессора с ведомым валом и двигателем с ведущим валом для приведения в движение элемента компрессора, причем компрессор дополнительно обеспечен трансмиссией между ведущим валом и ведомым валом, причем трансмиссия содержит корпус и по меньшей мере ведомое зубчатое колесо, которое установлено на ведомом валу, и ведущее зубчатое колесо, которое установлено на ведущем валу, причем корпус содержит два разделенные камеры, т.е. первую камеру, которая расположена со стороны ведомого вала, и вторую камеру, которая отделена от первой камеры, причем первая камера соединена через канал со второй камерой, причем вокруг ведущего зубчатого колеса или ведомого зубчатого колеса образована вторая камера, причем форма второй камеры такова, что, когда зубчатое колесо вращается, вокруг этого зубчатого колеса создается поток газа, который приводит к отрицательному давлению в канале под действием эффекта Вентури.

Указанный поток газа вокруг зубчатого колеса также называется «ветер от зубчатого колеса» и представляет собой поток воздуха или вихрь, который генерируется вращающимися зубьями зубчатого колеса.

«Первая камера расположена со стороны ведомого вала» означает, что эта камера расположена со стороны ведомого вала так, что указанные потоки утечек попадают в эту камеру.

Первое преимущество заключается в том, что, поскольку в канале создается отрицательное давление, отбор газа и любой смазки будет происходить как бы из указанной первой камеры через канал во вторую камеру.

Это обеспечивает преимущество в том, что из-за этого давление в первой камере может сохраняться низким с незначительным положительным или отрицательным давлением в пределах ограничений разности давлений на уплотнениях между элементом компрессора и трансмиссией.

Во второй камере, куда попадают газ и смазка первой камеры, будет повышение давления.

Другое основное преимущество заключается в том, что эта система не требует никакого внешнего источника питания, т.е. сжатого воздуха или электричества.

Это также означает, что отсутствует риск выхода из строя или неисправности в результате выключения этого внешнего источника питания.

Более того, это автоматическая саморегулирующаяся система: чем быстрее вращаются зубчатые колеса, тем больше будет поток утечки из элемента компрессора в трансмиссию, и отбор первой камеры будет тем больше, чем быстрее вращаются зубчатые колеса.

Это означает, что уровень отбора первой камеры будет автоматически адаптироваться к ситуации.

Предпочтительно, зубчатые колеса и корпус образуют плотную посадку для минимизации пути утечки между первой камерой и второй камерой, насколько это возможно, и для создания, таким образом, достаточно большой разности давлений между обеими камерами.

Предпочтительно, расстояние в радиальном направлении между стенкой второй камеры и указанным зубчатым колесом также больше в направлении вращения указанного зубчатого колеса.

Это будет помогать направлять «ветер от зубчатого колеса», генерируемый зубчатым колесом, для увеличения, таким образом, отрицательного давления в указанном канале.

В практическом варианте выполнения вторая камера в корпусе, описанном выше, продолжается от 0° до 225°окружности зубчатого колеса, отклоняясь от положения сцепления зубчатых колес.

Вариант выполнения, описанный выше, минимизирует вихревые потери так, что компенсируется мощность, требуемая для повышения давления во второй камере, и эффект Вентури в канале максимизируется для гарантирования отрицательного давления в первой камере.

Изобретение также относится к вакуумному насосу, обеспеченному элементом вакуумного насоса с ведомым валом и двигателем с ведущим валом для приведения в движение элемента вакуумного насоса, причем вакуумный насос дополнительно обеспечен трансмиссией между ведущим валом и ведомым валом, причем трансмиссия содержит корпус и по меньшей мере ведомое зубчатое колесо, которое установлено на ведомом валу, и ведущее зубчатое колесо, которое установлено на ведущем валу, и причем корпус содержит две разделенные камеры, т.е. первую камеру, которая расположена со стороны ведомого вала, и вторую камеру, которая отделена от первой камеры, причем первая камера соединена через канал со второй камерой, причем вокруг ведущего зубчатого колеса или ведомого зубчатого колеса образована вторая камера, причем форма второй камеры такова, что, когда зубчатое колесо вращается, вокруг этого зубчатого колеса создается поток газа, который приводит к отрицательному давлению в канале под действием эффекта Вентури.

С намерением лучшего показа характеристик изобретения несколько предпочтительных вариантов выполнения компрессора или вакуумного насоса согласно изобретению описаны ниже в качестве примера без какого-либо ограничивающего характера со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг. 1 – схематический вид компрессора согласно изобретению;

Фиг. 2 – подробный вид трансмиссии с Фиг. 1; и

Фиг. 3 - вид по стрелке F3 с Фиг. 2.

Компрессор 1, показанный на Фиг. 1, по существу содержит элемент 2 компрессора, двигатель 3 и трансмиссию 4 между элементом 2 компрессора и двигателем 3.

Элемент 2 компрессора представляет собой в этом случае элемент 2 винтового компрессора, который содержит корпус 5 элемента компрессора и два взаимодействующих винтовых ротора 6a, 6b, конкретнее, внешний винтовой ротор 6a и внутренний винтовой ротор 6b, лопасти 7 которых поворачиваются друг в друга взаимодействующим образом.

Оба ротора 6a, 6b установлены с подшипниками посредством их вала 8 в корпусе 5 элемента компрессора.

Вал 8 одного из роторов 6b продолжается и образует ведомый вал 9.

Этот ведомый вал 9 достигает корпуса 10 трансмиссии 4, а ведомое зубчатое колесо 11 установлено на его конце.

Для того, чтобы изолировать элемент 2 компрессора от трансмиссии 4, два уплотнения 12a, 12b установлены на ведомом валу 9: масляное уплотнение 12a и воздушное уплотнение 12b.

Двигатель 3 имеет ведущий вал 13, который достигает корпуса 10 трансмиссии 4 и на котором установлено ведущее зубчатое колесо 14, которое сцепляется с указанным ведомым зубчатым колесом 11.

Трансмиссия 4 содержит вышеупомянутый корпус 10 с указанными зубчатыми колесами 11 и 14 в нем.

Разумеется, не исключено, что в корпусе 10 дополнительные зубчатые колеса установлены между ведомым зубчатым колесом 11 и ведущим зубчатым колесом 14.

И это не исключает того, что двигатель 3 расположен в корпусе 10 трансмиссии 4.

Фильтрующий элемент 16 соединен с корпусом 10 трансмиссии 4, чтобы быть способным фильтровать масло из масловоздушной смеси, которая находится в корпусе 10 трансмиссии 4.

В этом случае, но необязательно, корпус 10 трансмиссии 4 соединен с масляным резервуаром 15 для сбора впрыснутого масла и этот масляный резервуар 15 обеспечен фильтрующим элементом 16.

Более того, компрессор 1 в показанном примере также обеспечен масляным контуром 17, который может возвращать масло, собранное в масляном резервуаре 15, с помощью масляного насоса 18, т.е. масло, которое течет обратно из корпуса 10, и масло, отделенное фильтрующим элементом 16, обратно в трансмиссию 4 и/или двигатель 3. Дополнительно, масляный контур 17 также обеспечен масляным фильтром 19, чтобы быть способным удалять примеси из масла.

Согласно изобретению корпус 10 трансмиссии 4 содержит две камеры 20 и 22. Первую камеру 20, которая соединена с ведомым валом 9, и вторую камеру 22, которая отделена от первой камеры 20. Это показано на Фиг. 2.

Как видно на Фиг. 2, ведомый вал 9 продолжается в первую камеру 20.

Вторая камера 22 обеспечена вокруг ведущего зубчатого колеса 14. Первая камера 20 соединена с этой второй камерой 22 через канал 21.

Форма второй камеры 22 ясно показана на Фиг. 3.

В этом случае вторая камера 22 интегрирована в стенку 23 корпуса 10 трансмиссии 4.

Однако также возможно, что трансмиссия 4 обеспечена экраном, который установлен рядом, вокруг или напротив зубчатого колеса 14 и который обеспечен формой, аналогичной второй камере 22. Такой экран может быть установлен в корпусе 10. Это обеспечивает преимущество в том, что ничего не нужно менять в возможном существующем корпусе 10.

Вторая камера 22 такова, что «ветер от зубчатого колеса», который создается вращением ведущего зубчатого колеса 14, направляется по каналу 21 так, что в канале 21 возникает отрицательное давление за счет эффекта Вентури.

Как может быть видно на Фиг. 3, вторая камера 22 становится больше в направлении вращения ведущего зубчатого колеса 14, как было обозначено стрелкой P. Указанный канал 21 также соединяется с концом второй камеры 22, как видно в направлении P вращения ведущего зубчатого колеса 14, т.е. с ее наибольшим концом.

Обе характеристики будут обеспечивать, что указанный эффект будет как можно более оптимальным.

Вторая камера 22 продолжается от 0° до приблизительно 225° окружности ведущего зубчатого колеса 14 в направлении вращения стрелки P, начинаясь от сцепления зубчатых колес.

Предпочтительно, остальная часть окружности ведущего зубчатого колеса 14 образует плотную посадку.

Это будет обеспечивать, что вихревые потери уменьшены до минимума.

Как может быть видно на Фиг. 1, вторая камера 22 соединена с фильтрующим элементом 16, который соединен с трансмиссией 4. Этот фильтрующий элемент 16, например, может представлять собой вентиляционный фильтр или отделитель жидкости, который обеспечен фильтром.

Поскольку отделение масла в фильтрующем элементе 16 всегда связано с определенным падением давления, результатом будет положительное давление во второй камере 22.

Это подразумевает дополнительные вихревые потери во второй камере 22.

Согласно форме второй камеры 22, как показано на Фиг. 3, уменьшение вихревых потерь с помощью плотной посадки ведущего зубчатого колеса 14 и дополнительные вихревые потери во второй камере 22 из-за повышения давления на фильтрующем элементе 16 будут нейтрализовать друг друга, что означает, что дополнительная мощность двигателя 3 не требуется.

Работа компрессора 1 очень проста и выглядит следующим образом.

Во время работы компрессора 1 двигатель 3 будет приводить в движение ведущее зубчатое колесо 14, при этом перемещение через ведомое зубчатое колесо 11 передается ведомому валу 9 элемента 2 компрессора.

Масло будет впрыскиваться в трансмиссию 4 и возможно также в двигатель 3 для охлаждения и/или смазки подшипников зубчатых колес 11, 14 и других частей.

Работа компрессора 1 будет приводить к определенному повышению давления в трансмиссии 4, так как воздушное уплотнение 12b на ведомом валу 9 будет позволять определенный поток утечки в направлении элемента 2 компрессора по направлению к трансмиссии 4.

Следовательно, в корпусе 10 трансмиссии 4 будет масловоздушная смесь с увеличенным давлением.

Вращение ведущего зубчатого колеса 14 будет создавать так называемый «ветер от зубчатого колеса» в камере 22, причем поток воздуха или вихрь генерируется вращающимися зубьями ведущего зубчатого колеса 14.

Путем направления этого потока воздуха по каналу 21 эффект Вентури будет приводить к отрицательному давлению в канале 21.

В результате этого отрицательного давления первая камера 20 будет как бы высасываться, а масловоздушная смесь в этой камере будет попадать во вторую камеру 22 через канал 21.

Это приводит к разности давлений между первой камерой 20 и второй камерой 22, причем давление в первой камере 20 будет ниже давления во второй камере 22.

Более низкое давление в первой камере 20 предотвращает уплотнения 12a, 12b на ведомом валу 9 от подвергания воздействию слишком большой разности давлений так, что избегается, что масловоздушная смесь может попадать в элемент 2 компрессора.

Масловоздушная смесь попадает во вторую камеру 22, где будет происходить повышение давления из-за падения давления на фильтрующем элементе 16, после чего очищенный воздух без масла может быть направлен наружу.

Масло, отделенное в фильтрующем элементе 16, может затем впрыскиваться обратно в трансмиссию 4 и/или двигатель 3 с помощью масляного контура 17.

Хотя в показанном примере вторая камера 22 обеспечена вокруг ведущего зубчатого колеса 14, не исключено, что эта камера 22 обеспечена вокруг ведомого зубчатого колеса 11 или другого зубчатого колеса, если оно имеется.

Однако, предпочтительно, эта камера 22 продолжается вдоль зубчатого колеса 11, 14 или другого зубчатого колеса, если оно имеется, с наибольшим диаметром и/или наибольшей окружной скоростью.

Как видно на Фиг. 3, ведущее зубчатое колесо 14 в этом случае больше, чем ведомое зубчатое колесо 11, и вторая камера 22 в связи с этим также обеспечена вокруг ведущего зубчатого колеса 14.

Большее зубчатое колесо 14 будет, наконец, способно создавать больший поток газа так, что отрицательное давление в канале 21 больше, и получается более хороший отбор первой камеры 20.

Согласно изобретению необязательно, чтобы оно относилось к компрессору 1, который обеспечен трансмиссией 4 согласно изобретению. Машина также могла бы представлять собой вакуумный насос.

Настоящее изобретение никоим образом не ограничено вариантами выполнения, описанными в качестве примера и показанными на чертежах, но компрессор или вакуумный насос согласно изобретению могут быть реализованы во всех формах и размерах без отклонения от объема охраны изобретения.

Группа изобретений относится к компрессору и вакуумному насосу, обеспеченным трансмиссией. Компрессор (1) обеспечен элементом (2) компрессора с ведомым валом (9) и двигателем (3) с ведущим валом (13) для приведения в движение элемента (2). Компрессор (1) дополнительно обеспечен трансмиссией (4) между валом (13) и валом (9). Трансмиссия (4) содержит корпус (10) и по меньшей мере ведомое зубчатое колесо (11), которое установлено на валу (9), и ведущее зубчатое колесо (14), которое установлено на валу (13). Корпус (10) содержит две разделенные камеры (20, 22). Первую камеру (20), которая соединена с валом (9), и вторую камеру (22), которая отделена от камеры (20). Камера (20) соединена через канал (21) с камерой (22). Вокруг колеса (14) или колеса (11) образована камера (22). Форма камеры (22) такова, что, когда колесо (11, 14) вращается, вокруг этого колеса (11, 14) создается поток газа, который приводит к отрицательному давлению в канале (21) под действием эффекта Вентури. Группа изобретений направлена на повышение эффективности компрессора и вакуумного насоса. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Компрессор, обеспеченный элементом (2) компрессора с ведомым валом (9) и двигателем (3) с ведущим валом (13) для приведения в движение элемента (2) компрессора, при этом компрессор (1) дополнительно обеспечен трансмиссией (4) между ведущим валом (13) и ведомым валом (9), причем трансмиссия (4) содержит корпус (10) и по меньшей мере ведомое зубчатое колесо (11), которое установлено на ведомом валу (9), и ведущее зубчатое колесо (14), которое установлено на ведущем валу (13), отличающийся тем, что корпус (10) содержит две разделенные камеры (20, 22), т.е. первую камеру (20), которая расположена со стороны ведомого вала (9), и вторую камеру (22), которая отделена от первой камеры (20), при этом первая камера (20) соединена через канал (21) со второй камерой (22), причем вторая камера (22) образована вокруг ведущего зубчатого колеса (14) или ведомого зубчатого колеса (11), при этом форма второй камеры (22) является такой, что, когда зубчатое колесо (11, 14) вращается, вокруг этого зубчатого колеса (11, 14) создается поток газа, который приводит к отрицательному давлению в канале (21) под действием эффекта Вентури.

2. Компрессор по п. 1, отличающийся тем, что вторая камера (22) интегрирована в стенку (23) корпуса (10).

3. Компрессор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что трансмиссия (4) обеспечена экраном, который установлен рядом с или напротив зубчатого колеса (11, 14) и обеспечен вырезом для образования второй камеры (22).

4. Компрессор по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что вторая камера (22) продолжается вдоль зубчатого колеса (11, 14) с наибольшим диаметром и/или наибольшей окружной скоростью.

5. Компрессор по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что вторая камера (22) продолжается от 0° до 225° окружности зубчатого колеса (11, 14), начинаясь от положения сцепления зубчатых колес (11, 14).

6. Компрессор по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что вторая камера (22) продолжается на от 25% до 75%, предпочтительно на от 45% до 55% и более предпочтительно на 50% окружности зубчатого колеса (11, 14).

7. Компрессор по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что расстояние в радиальном направлении между стенкой второй камеры (22) и зубчатым колесом (11, 14) становится больше в направлении (P) вращения зубчатого колеса (11, 14).

8. Компрессор по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что указанный канал (21) соединен с концом второй камеры (22) в направлении (P) вращения зубчатого колеса (11, 14).

9. Компрессор по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что указанная вторая камера (22) находится в соединении с фильтрующим элементом (16), соединенным с трансмиссией (4).

10. Вакуумный насос, обеспеченный элементом вакуумного насоса с ведомым валом и двигателем (3) с ведущим валом для приведения в движение элемента вакуумного насоса, причем вакуумный насос дополнительно обеспечен трансмиссией (4) между ведущим валом (13) и ведомым валом (9), при этом трансмиссия (4) содержит корпус (10) и по меньшей мере ведомое зубчатое колесо (11), которое установлено на ведомом валу (9), и ведущее зубчатое колесо (14), которое установлено на ведущем валу (13), отличающийся тем, что корпус (10) содержит две разделенные камеры (20, 22), т.е. первую камеру (20), которая расположена со стороны ведомого вала (9), и вторую камеру (22), которая отделена от первой камеры (20), причем первая камера (20) соединена через канал (21) со второй камерой (22), при этом вторая камера (22) образована вокруг ведущего зубчатого колеса (14) или ведомого зубчатого колеса (11), причем форма второй камеры (22) является такой, что, когда соответствующее зубчатое колесо (11, 14) вращается, вокруг этого зубчатого колеса (11, 14) создается поток газа, который приводит к отрицательному давлению в канале (21) под действием эффекта Вентури.