Поршневой компрессор Советский патент 1987 года по МПК F04B35/04 

Изобретение относится к компрессоро- строению и касается поршневыд компрессоров преимущественно для .систем микрокриогенной техники.

Цель изобретения - повышение КПД. На фиг. 1 изображен предлагаемый поршневой ко.мнрессор, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1.

Поршневой компрессор содержит цилиндр 1 с кольцевыми канавками 2 на внут- ренней поверхности и установленный в нем с образованием камеры 3 сжатия поршень 4, выполненный в виде ротора электродвигателя и имеющий на наружной поверхности профилированные выточки 5. Между выточками 5 и канавками 2 установлены шарики 6. Поршень 4 выполнен с открытой со стороны, противоположной камере 3 сжатия, полостью 7, сообщенной с последней при помощи обратного клапана 8. Статор 9 электродвигателя размещен в полос- ти 7 поршня 4 с радиальным зазором 10, снабжен тенлообменником 11 с впускным и выпускным патрубками 12 и 13 теплоизолированным центральным отверстием 14 и равномерно расположенными по окружное- ти и-образны.ми каналами 15, причем вход 16 каждого канала 15 расположен со стороны поршня 4 и сообщен с атмосферой. Выход 17 расноложен со стороны центрального отверстия 14 и подключен к впускному патрубку 12 теплообменника 11, а впускной патрубок 13 последнего сообшен с центральным отверстием 14. При этом на внутренней новерхности норшня 4 выполнена винтовая нарезка 18, направляенная в сторону, противоположную вращению поршня 4, а зазор 10 через подпоршневое простран- ство 19 подключен к впускному патрубку 12 теплообменника 11. В цилиндре 1 установлены всасывающий и нагнетательный клапаны 20 и 21, обмотка статора 9 распо- ложепа на его наружной поверхности, а обмотка HopnjHH 4 - на внутренней поверхности последнего.

Поршневой компрессор работает следующим образом.

При включении электродвигателя поршень 4 начинает вращение вокруг своей оси. При этом выточки 5, прокатываясь по шарикам 6 и опирась на кольцевые канавки 2, расположенные в цилиндре 1, заставляют порщень 4 совершать возвратно-поступательное движение. При движении порщня 4 к нижней мертвой точке всасывающий клапан 20 открывается и начинается процесс всасывания газа в камеру 3 сжатия. В это же время обратный клапан 8, установленный в поршне 4, также открывается. При этом холодный газ из атмосферы поступает в каналы 15 и охлаждает обмотку статора 9. В дальнейшем этот газ из каналов 15 поступает в теплообменник 11, где снова

0

0 5

5

охлаждается и через центральное отверстие 14 и обратный клапан 8 подается в камеру

3сжатия.

При ходе порщвя 4 к верхней мертвой точке всасывающий клапан 20 и обратный клапан 8 закрываются и начинается процесс сжатия газа. При дальнейщем ходе порщня

4вверх давление в камере 3 сжатия достигает давления нагнетания и открывается клапан 21. Происходит подача газа из камеры 3 сжатия к потребителю. В дальнейщем цикл повторяется. Вследствие вращения порщня 4 вокруг своей оси происходит прокачка газа вдоль зазора 10 между статором 9 и поршнем 4. Прокачка газа осуществляется винтовой нарезкой, выполненной с мелким щагом (глубина нарезки 0,1-0,5 мм), нанесенной на внутренней поверхности поршня 4.

Так как через зазор 10 прокачивается охлажденный газ, то он охлаждает как статор 9, так и порщень 4. Газ из зазора 10 через подпоршневое пространство 19 поступает в теплообменник 11, охлаждается в нем и далее поступает через центральное отверстие 14 в полость 7 поршня 4.

Таким образом, изобретение позволяет уменьщить перетечки газа, улучшить теп- лоотвод и тем самым повысить КПД компрессора.

Формула изобретения

1.Поршневой компрессор, содержащий ци.аиндр с кольцевыми канавками на внутренней поверхности и установленный в нем с образованием камеры сжатия поршень, выполненный в виде ротора электродвигателя и имеющий на наружной поверхности профилированные выточки, причем между выточками и канавками установлены щари- ки, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, поршень выполнен с открытой со стороны, протиповоложной камере сжатия, полостью, сообщенной с последней при помощи обратного клапана, статор электродвигателя размещен в полости поршня с радиальным зазором, снабжен теплообменником с впускным и выпускным патрубками, теплоизолированным центральным отверстием и равномерно расположенными по окружности и-образными каналами, причем вход каждого U-образного канала расположен со стороны поршня и сообщен с атмосферой, выход - со стороны центрального отверстия и подключен к впускному патрубку теплообменника, а впускной патрубок последнего сообщен с центральным отверстием.

2.Компрессор по п. 1, отличающийся тем, что на внутренней поверхности поршня выполнена винтовая нарезка, направленная в сторону, противоположную вращению норшня, .а зазор через подпоршневое пространство подключен к впускному патрубку теплообменника.

фцг.З /

Изобретение касается поршневых компрессоров преимущественно для систем микрокриогенной техники и позволяет повысить КПД компрессора. Полость 7 в порн1не 4, открытая со стороны, противопатожной камере 3 сжатия, сообщена с последней при помощи обратного клапана 8. Статор 9 электродвигателя размеп1,ен в полости 7 с радиальным зазором 10 и снабжен теплооб- .менником (ТО) 1 1. U --образные каналы 15 ТО 11 расположены равномерно по окружности. Вход 16 каждого канала 15 расположен со стороны и сообщен с атмосферой, а выход 17 - со стороны теплоизолированного центрального отверстия 14 ТО 11 и подключен к впускному патрубку 12 последнего. Выпускной патрубок 13 ТО 11 сообщен с отверстием 14. КГЩ компрессора iioBbiuiaeTCH за счет уменьшения перетечек газа и улучщения теплоотвода. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. Ю (Л со tSD 05