Способ охлаждения ротационного компрессора и ротационный компрессор с катящимся ротором Советский патент 1992 года по МПК F04C18/356 F04C29/02 

Изобретение относится к компрессоро- строению и касается преимущественно ротационных компрессоров с впрыском жидкости, используемых в микрокриогенных системах для сжатия гелия.

Известен способ и устройство для охлаждения компрессора путем подачи в рабочую полость компрессора в процессе всасывания охлаждающей жидкости, а.с. № 909311.

Недостатком данного способа и устройства является невысокая производительность вследствие того, что основная часть жидкости поступает в рабочий обьем компрессора во время процесса всасывания, а распыл ее практически отсутствует, кроме того, к началу процесса сжатия практически вся масса впрыснутой жидкости находится в состоянии жидкостной пленки, которая имеет относительно малую поверхность теплообмена по сравнению с мелкодисперсной, вследствии чего процесс межфазного теплообмена между газом и жидкостью протекает малоэффективно с высоким значением показателя политропы, а следовательно требуется большая приводная мощность компрессора. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ и устройство для охлаждения компрессора путем подачи мелкодисперсной жидкости в процессе сжатия, а.с, № 1375845.

Однако данный способ охлаждения компрессора также не является достаточно эффективным, так как значительная часть мелкодисперсной жидкости, впрыскиваемой в течение процесса сжатия, практически не используется для отвода теплоты сжатия потому, что к началу интенсивного тепловыделения от сжимаемого газа уже наXS

vl 00

о

ч|

ходится на поверхности деталей, формирующих рабочую полость компрессора в виде жидкостной пленки, а поэтому значение показателя политропы процесса сжатия остается высоким и затрачивается дополнительная приводная мощность компрессора.

Цель изобретения - снижение приводной мощности компрессора за счет интенсификации теплообмена между сжимаемым гззом и охлаждающей жидкостью. Указанная цель достигается тем, что согласно способу охлаждения ротационного компрессора, содержащего корпус с торцовыми крышками и катяадомся ротором, установленный на валу с возможностью взаимодействия с разделительной пластиной, размещенной и радиальном пазу корпуса, путем подачи охлаждающей жидкости в рабочую камеру по каналу, выполненному в торцовой крышке, впрыск жидкости осуществляют начиная с угла поворота вала, равного 90° от средней линии разделительной пластины, при этом по меньшей мере в одной из крышек выполнено отверстие для впрыска охлаждающей жидкости в рабочие камеры, расположенное на угловом расстоянии от средней линии разделительной пластины ср0 и радиальном расстоянии от оси вращения вала Ro, которые определяются по следующим соотношениям:

225° + (85-100)°;

Ro VR - е (0,4 - 0,65)- 1(0,6-0,8), где RO - радиус ротора;

I-эксцентриситет ротора.

Предлагаемый способ охлаждения компрессора позволяет избежать охлаждения значительной части мелкодисперсной впрыскиваемой жидкости на начальном участке процесса сжатия, когда жидкости для отвода теплоты сжатия и уплотнения зазоров практически не требуется, а использо- пать ее в течение времени интенсивного выделения теплоты сжатия (момент начала интенсивного выделения теплоты сжатия в ротационном компрессоре с катящимся ротором примерно соответствует углу поворота эксцентрикового вала 90°, что позволяет отвести большее количество теплоты от газа к каплям охлаждающей жидкости, а следовательно снизить величину показателя политропы процесса сжатия и приводную MoaiHOGTb компрессора.

Если впрыск жидкости начинать с угла повотора эксцентрикового вала, большего 90°, то это также, как и в случае впрыска жидкости с начала процесса сжатия, приводит к уменьшению величины межфазного теплообмена, но в данном случае это происходит за счет того, что снижение площади межфазного теплообмена (так как с ростом

давления газа в камере сжатия перепад давления на устройстве впрыска уменьшается и капли впрыскиваемой жидкости имеют больший размер, а следовательно меньшую удельную поверхность теплообмена), времени теплового взаимодействия и коэффициента теплоотдачи перекрывают увеличение температурного напора между газом и каплями жидкости, в результате чего количество отведенной теплоты снижается.

Однако следует отметить, что оптимум теплового потока в районе 90° является пологим и в зависимости от условий работы компрессора может смещаться в ту или другую сторону, но достигаемое при этом снижение величины приводной мощности почти не отличается от значения, полученного при впрыске с угла 90°.

Выполняют в торцовой крышке компрессора отверстия на угловом расстоянии

от средней линии разделительной пластины PQ и радиальном расстоянии от оси вращения вала Ro, которые определяют по следующим соотношениям:

ро 225° + (85-100)°:

Ro VR Ј - е (0,4 - 0.65) - 1(0.6-0,8), где Rp - радиус ротора; - эксцентриситет ротора.

Это позволяет осуществлять открытие кромкой ротора отверстия впрыска в момент поворота вала компрессора на угол, равный 90° от средней линии разделительной пластины, т.е.. реализовывать предложенный способ охлаждения компрессора. При этом перекрытие отверстия впрыска ротором происходит в конце процесса сжатия.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый способ охлаждения отличается моментом начала впрыска жидкости в рабочую полость компрессора, который соответствует углу поворота вала, равного 90°, а конструкция для

его осуществления - координатам расположения отверстия впрыска. Таким образом предлагаемый способ охлаждения и конструкция для его осуществления соответствует критерию изобретения Новизна.

Из анализа патентной и научно-технической литературы не известны способы-охлаждения и конструкции компрессора, содержащие признаки, отраженные в отличительной части формулы изобретения. На

основании вышеуказанного отмечаем, что признаки, отраженные в отличительной части формулы изобретения, обладают существенным отличием,

На фиг. 1 изображена конструкция ком- прессора, реализующая предлагаемый способ охлаждения: на фиг. 2 - вид торцовой крышки компрессора с отверстием для впрыска жидкости.

Компрессор (фиг, 1) содержит цилинд- рический корпус 1 с всасывающим окном 2, нагнетательным клапаном 3, радиальным пазом 4, в котором расположена разделительная пластина 5, торцовые крышки 6, в одной из которых выполнено отверстие 7 для впрыска жидкости, эксцентриковый вал 8 с установленным на нем с возможностью взаимодействия с пластиной 5 ротором 9 и образованием в корпусе 1 рабочих камер 10 и 11 соответственно всасывания и сжатия.

Компрессор (фиг. 1) работает следующим образом.

При вращении эксцентрикового вала 8 (по стрелке) ротор 9 обкатывает цилиндри- ческую поверхность корпуса 1, при этом в камере 10 происходит процесс всасывания газа, а в противоположной камере 11 - процесс сжатия. В тот момент, когда вал 8 повер- нется на угол 90° от средней линии разделительной пластины 5 (на фиг, 1 соответствующее положение ротора показано штриховыми линиями), открывается отверстие 7 в камеру 11 сжатия и начинается впрыск охлаждающей жидкости, заканчиваю- щийся в конце процесса сжатия, втотмомент, когда отверстие 7 перекрывается ротором 9. После того, как давление в камере 11 сжатия станет равным давлению нагнетания, открывается нагнетательный клапан 3 и. газожид- костная смесь подается на нагнетание, проходит теплообменник, маслоотделитель (на фиг. 1 не показаны). Чистый газ поступает к потребителю, а отделившаяся жидкость, находящаяся под давлением нагнетания, используется для впрыска. Отверстие 7 остается перекрытым ротором 9 до тех пор, пока вновь не повернётся на угол 90°, после чего цикл повторяется.

Таким образом реализация предлагаемого способа охлаждения ротационного компрессора и устройства для его охлаждения позволяет снизить приводную мощность компрессора за счет осуществления впрыска жидкости с угла поворота вала, равного 90°.

Формула изобретения

1.Способ охлаждения ротационного компрессора, содержащего корпус с торцовыми крышками и катящийся ротор, установленный на валу с возможностью взаимодействия с разделительной пластиной, размещенной в радиальном пазу корпуса, путем подачи охлаждающей жидкости в рабочую камеру по каналу, выполненному в торцовой крышке, отличающийся тем, что, с целью снижения приводной мощности компрессора, впрыск жидкости осуществляют начиная с угла поворота вала, равного 90° от средней линии разделительной пластины,

2.Ротационный компрессор с катящимся ротором, содержащий цилиндрический корпус с каналами подвода и отвода рабочей среды и радиальным пазом с разделительной пластиной, торцовые крышки и эксцентриковый вал с установленным на нем с возможностью взаимодействия с пластикой ротором и образованием в корпусе рабочих камер всасывания и нагнетания, при этом по меньшей мере в одной из крышек выполнено отверстие для впрыска охлаждающей жидкости в рабочие камеры, отличающийся тем, что, с целью снижения приводной мощности компрессора, отверстие для впрыска жидкости выполнено на угловом расстоянии от средней линии разделительной пластины р0 и радиальном расстоянии от оси вращения вала Но, которые определяются по следующим соотношениям:

о 2250+ (85-100)°;

Ro VRJ3 - &L (0,4 - 0,65)- -(0,6-0,8),

где Rp - радиус ротора;

i - эксцентриситет ротора.

10

Изобретение относится к компрессоро- строению. Цель изобретения - снижение приводной мощности компрессора. Указан-, ная цель достигается за счет того, что впрыск охлаждающей жидкости в полость сжатия ротационного комперссора с катящимся ротором начинают с угла поворота вала компрессора, равного 90°,.и продолжают до конца процесса сжатия. Компрессор, реализующий данный способ, содержит корпус с радиальным пазом и разделительной пластиной, торцовые крышки, эксцентриковый вал с ротором и выполненное водной из крышек отверстие для впрыска жидкости, расположенное на угловом расстоянии от средней линии пластины (ро 255° + (85-100)° и радиальном расстоянии от оси вращения вала R0 -VRJ; -е(0,4 -0.65)1- I-(0.6-0,8). где Rp - радиус ротора; I - эксцентриситет, 2 с.п.ф- лы, 2 ил.

Фиг.1