Компрессор с жидкостным кольцом Российский патент 2025 года по МПК F04C7/00 F04C19/00 

Заявленное техническое решение относится к компрессорам с жидкостным кольцом.

Технической задачей заявленного изобретения является повышение общего изотермического коэффициента полезного действия жидкостно-кольцевых машин за счет увеличения гидравлического коэффициента полезного действия путем исключения из основных рабочих органов рабочего колеса.

Известна жидкостно-кольцевая машина (RU № 2056537 С1) содержащая корпус, эксцентрично размещенное в нем с зазором и с возможностью вращения полое рабочее колесо с лопатками, образующими рабочие камеры, и неподвижный распределительный полый вал с перегородкой, образующей с одного торца вала входной, а с другого - выходной патрубки, на валу с эксцентриситетом размещены неподвижные части подшипников, в которых выполнены каналы подвода и отвода жидкости, при этом корпус установлен с возможностью вращения от электродвигателя и с образованием жидкостного кольца , рабочее колесо с внешней стороны вала установлено на подшипниках свободно и выполнено из двух торцевых дисков и жестко соединенных с ними радиальных плоских лопаток, снабженных уплотнительными элементами, расположенными со стороны вала.

Недостатками данной конструкции являются несоответствие в окружных скоростях вращения корпуса и ротора (приводимого во вращение жидкостным кольцом) и трение вставок из антифрикционного материала о неподвижный полый вал и, как следствие, нарушение геометрии жидкостного кольца, и повышенное сопротивление вращению ротора, что приводит к снижению коэффициента полезного действия.

Наиболее близким устройством является жидкостно-кольцевая машина (RU № 2294456 С1) содержащая корпус, размещенное в нем с эксцентриситетом и возможностью вращения рабочее колесо на неподвижном распределительном полом валу с перегородкой, образующей с одного торца вала входной, а с другой выходной патрубки. Корпус установлен с возможностью вращения от электродвигателя. На внутренней цилиндрической поверхности корпуса расположены жестко закрепленные радиальные лопатки с углом наклона и длиной, обеспечивающими передачу вращения рабочему колесу. Число лопаток корпуса равно числу лопаток рабочего колеса.

Недостатком указанной конструкции является сложность конструкции (полый вал, расположенный эксцентрично, на котором дополнительно расположено с возможность вращения рабочее колесо) и дополнительные затраты мощности на вращение рабочего колеса, которое создает гидравлические потери и тем самым приводит к снижению коэффициент полезного действия жидкостно-кольцевой машины.

Технической задачей заявленного изобретения является повышение общего изотермического коэффициента полезного действия жидкостно-кольцевых машин за счет увеличения гидравлического коэффициента полезного действия путем исключения из основных рабочих органов рабочего колеса.

Указанная задача достигается тем, что компрессор с жидкостным кольцом содержащий корпус с рабочей камерой, установленным с возможностью вращения от электродвигателя, правую и левую торцевые крышки, жидкостное кольцо, образуемое в рабочей камере, согласно изобретению, снабжен вспомогательным насосом, комплектом запорной арматуры, всасывающим и нагнетательным клапанами для газа, выполненными в правой крышке, в которой также выполнены нагнетательные проточки для жидкости, а в левой крышке выполнены всасывающие проточки для жидкости, при этом вспомогательный насос посредством комплекта запорной арматуры выполнен с возможностью нагнетания жидкости в жидкостное кольцо из бака и всасывания из жидкостного кольца жидкости в бак для увеличения или уменьшения объема рабочей камеры.

Предложенная конструкция поясняется чертежами, где на:

Фиг. 1 показана жидкостно-кольцевая машина в сборе без жидкости.

Фиг. 2 показана жидкостно-кольцевая машина в сборе, заполненная жидкостью.

Фиг. 3 показана упрощенная принципиальная схема жидкостно-кольцевой машины.

Фиг. 4 показан процесс образования жидкостного кольца.

Фиг. 5 показан процесс сжатия газа.

Фиг. 6 показан процесс нагнетания газа.

Фиг. 7 показан процесс обратного расширения газа.

Фиг. 8 показан процесс всасывания свежего газа в рабочую камеру.

Предложенный компрессор с жидкостным кольцом состоит из вращающегося посредством электродвигателя корпуса 1 на который надеваются подшипники качения 2. На подшипники качения 2 надеваются торцевые неподвижные левая крышка 3 и правая крышка 4. В неподвижной торцевой левой крышке 3 выполнены: резьбовое отверстие 5 и всасывающие проточки 6. В неподвижной торцевой правой крышке 4 расположен нагнетательный клапан 7; выполнены: нагнетательные проточки 8 и резьбовое отверстие 9 для соединения с последующим технологическим оборудованием, например, ресивером. Также, в торцевой неподвижной правой крышке 4 выполнены: резьбовое отверстие 10, проточки 11 для отвода жидкости (на фиг.1 пунктирная линия) и всасывающий клапан 12 для подачи свежего газа. Герметичность соединения корпуса 1 с торцевыми неподвижными крышками 3 и 4 обеспечивается уплотнением 13 выполненным из антифрикционного материала. Замкнутый объем между корпусом 1, неподвижными торцевыми крышками 3 и 4 создают рабочую камеру 14. Также конструкция содержит комплект запорной арматуры 15, 16 для нагнетания жидкости посредствам вспомогательного насоса 17 из бака 18 в рабочую камеру 14 и запорную арматуру 19 для всасывания жидкости из рабочей камеры 14 и ее возврата в бак 18. Бак 18 оснащен датчиком контроля уровня жидкости 20. Вращение корпуса 1 приводится в действие посредством электродвигателя 21.

Заявленный компрессор с жидкостным кольцом работает следующим образом: работающий электродвигатель 21 передает крутящий момент корпусу 1 посредством шестерённого, клина-ременного или любого другого вида соединения. Открывается комплект запорной арматуры 15, 16 и запускается вспомогательный насос 17, который нагнетает жидкость из бака 18 в рабочую камеру 14. Вращающийся корпус 1 захватывает данную жидкость тем самым создавая жидкостное кольцо 22, которое будет служить своеобразным поршнем (фиг. 4). В свою очередь вспомогательный насос 17 продолжает нагнетать жидкость в рабочую камеру 14, жидкостное кольцо начинает сужаться (уменьшать свой внутренний диаметр), уменьшать объем рабочей камеры 14 и тем самым сжимать находящийся газ в рабочей камере 23 (фиг. 5). При достижении требуемого давления сжимаемого газа 23 отроется нагнетательный клапан 7 и произойдет процесс нагнетания через нагнетательные проточки 8, например, в ресивер (фиг. 6)

Зная объём жидкости на который необходимо опустошить бак 18 для достижения требуемого давления сжимаемого газа 23 настраивается датчик контроля уровня 20. При достижении данного уровня произойдет автоматическое закрытие комплекта запорной арматуры 15, 16 и открытие запорной арматуры 19. Вспомогательный насос 17 начнет всасывать жидкость из жидкостного кольца 22 и возвращать ее в бак 18. Жидкостное кольцо 22 начнет уменьшаться в диаметре тем самым увеличивать объем рабочей камеры 14 (фиг. 7). Сжатый газ 23 оставшийся в мёртвом объеме начнет обратно расширяться. В момент, когда жидкостное кольцо откроет всасывающий клапан 12 произойдет наполнение рабочей камеры 14 свежей порцией газа (Фиг. 8). При достижении максимального уровня жидкости в баке 18 произойдет автоматическое закрытие запорной арматуры 19 и открытие комплекта запорной арматуры 15, 16 и процесс повторяется.

Предложенный компрессор с жидкостным кольцом позволяет повысить общий изотермический коэффициент полезного действия жидкостно-кольцевых машин за счет увеличения гидравлического коэффициента полезного действия путем исключения из основных рабочих органов рабочего колеса.

Изобретение относится к компрессорам с жидкостным кольцом. Компрессор содержит корпус 1 с рабочей камерой, установленный с возможностью вращения от электродвигателя, правую и левую торцевые крышки 4 и 3, жидкостное кольцо 22, образуемое в камере. Компрессор снабжен вспомогательным насосом, комплектом запорной арматуры, всасывающим и нагнетательным клапанами для газа 12 и 7, выполненными в крышке 4. В крышке 4 также выполнены нагнетательные проточки 8 для жидкости. В крышке 3 выполнены всасывающие проточки 6 для жидкости. Вспомогательный насос посредством комплекта запорной арматуры выполнен с возможностью нагнетания жидкости в жидкостное кольцо 22 из бака и всасывания из жидкостного кольца 22 жидкости в бак для увеличения или уменьшения объема рабочей камеры. Изобретение направлено на повышение общего изотермического коэффициента полезного действия за счет увеличения гидравлического коэффициента полезного действия путем исключения из основных рабочих органов рабочего колеса. 8 ил.

Компрессор с жидкостным кольцом, содержащий корпус с рабочей камерой, установленный с возможностью вращения от электродвигателя, правую и левую торцевые крышки, жидкостное кольцо, образуемое в рабочей камере, отличающийся тем, что компрессор с жидкостным кольцом снабжен вспомогательным насосом, комплектом запорной арматуры, всасывающим и нагнетательным клапанами для газа, выполненными в правой крышке, в которой также выполнены нагнетательные проточки для жидкости, а в левой крышке выполнены всасывающие проточки для жидкости, при этом вспомогательный насос посредством комплекта запорной арматуры выполнен с возможностью нагнетания жидкости в жидкостное кольцо из бака и всасывания из жидкостного кольца жидкости в бак для увеличения или уменьшения объема рабочей камеры.