Винтовой компрессор Советский патент 1992 года по МПК F04C18/16 

1

(21)4793383/29 (22) 19.02.90 (46) 07.09 92. Бюл. № 33 (71) Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров

(72J Т.Б.Мирзоев, С.Н.Сосков, Р.Р.Ишмурэ- тов и Ф.Н.Шагидуллин

(56)Авторское свидетельство СССР № 219070, М. кл. 5 F04 С 18/16, 1965. (54) ВИНТОВОЙ КОМПРЕССОР

(57)Изобретение относится к винтовым ком- прессорам и позволяет повысить надежность и экономичность. Образованная внешней и внутренней оболочками корпуса замкнутая полость разделена перегородками 12. 13, выполненными по контуру рабочих парных полостей на изолированные

друг от друга камеры 4, 5 Причем крайняя со стороны всасывания камера выполнена в виде патрубка всасывания, промежуточные камеры 4 связаны с парными полостями через отверстия 8 и 9 во внутренней оболочке в расточках ведущего и ведомого роторов, а крайняя камера 5 выполнена в виде патрубка нагнетания. Внешняя оболочка выполнена в виде цилиндра. Наличие камер 4, 5, соответствующих очертаниям парных полостей и связанных с источниками давления, одинакового с давлением на внутреннюю оболочку, действующим изнутри, снижает деформации этой оболочки, предотвращая увеличение зазоров между котором и корпусом, что повышает к,п.д. компрессора 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, преимущественно к винтовым компрессорам, работающим на повышенных перепадах давлений и может быть использовано в винтовых насосах.

Известен винтовой компрессор, содержащий корпус с патрубками всасывания и нагнетания и с расточкой под винтовые роторы, два взаимосопряженных ротора, установленных внутри расточек (Винтовые компрессоры под редакцией Сакуна И.А. стр.-25). При больших перепадах давления действие сил сжимаемого газа на стенки корпуса приводит к ее деформации. Вследствие этого рабочие зазоры возврастают, к.п.д. компрессора падает

Известен винтовой компрессор, корпус которого снабжен водяной рубашкой для отвода тепла от внутренней оболочки корпуса

Проспект-каналог фирмы А.С.Ко Compressor Corporation Канада 1989

Недостатком этой конструкции является то, что внешняя рубашка не предотвращает деформации расточки от действия сил сжатого газа.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству, является выбранный в качестве прототипа, винтовой компрессор, помещенный внутрь маслоотделителя, Корпус которого снаружи воспринимает давление нагнетания. (Проспект-каналог фирмы Kobesteel Япония 1979 г.).

XJ О О

О

ю

При таком конструктивном расположении винтового компрессора внутри маслоотделителя, корпус извне подвергается сжатию, равному давлению нагнетания, следовательно, участок корпуса находящийся извне под давлением нагнетания, разгружена противодавлением изнутри.

Недостатком такой конструкции является то, что не учитывается неравномерность распределения давлений в парных полостях взаимодействующих внутри расточки винтовых роторов. Давление масло-газа внутри маслоотделителя воздействующее на участок корпуса, находящегося изнутри под давлением всасывания, подвергается сжатию извне равному перепаду давления между нагнетанием и всасыванием.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности и экономичности путем снижения величины деформации внутренней оболочки корпуса.

Указанная цель достигается тем, что в известном винтовом компрессоре содержащем корпус, состоящий из внешней и внутренней оболочек, образующих замкнутую полость, патрубки и окна всасывания и нагнетания и взаимодействующие ведомый и ведущий роторы, установленные в расточках внутренней оболочки и образующие парные полости, замкнутая полость разделена по крайней мере на две изолированные друг от друга перегородками камеры, соответствующие парным полостям и связанные с источниками давления, причем перегородки камер выполнены по контуру соответствующих парных полостей. С целью упрощения конструкции в качестве источников давления крайних камер использованы окна всасывания и нагнетания, а промежуточных - парные полости, причем связь камер с парными полостями выполнены в виде отверстий во внутренней оболочке и крайние камеры выполнены в виде патрубков всасывания и нагнетания. Отверстия осуществляющие связь промежуточных камер с парными полостями выполнены в расточках внутренней оболочки для ведущего и ведомого роторов. Кроме того, внешняя оболочка компрессора выполнена в виде цилиндра.

Для разгрузки внутренней оболочки от сил давления сжимаемого газа необходимо знать распределение давлений внутри расточки винтового компрессора. Наглядное представление о распределении давлений по парным полостям дает диаграмма распределений давления (И.А. Сакун Винтовые компрессоры Машиностроение 1970г. стр. 212 рис. 107) позволяющий наглядно изобразить и указать давление в любой полости для каждого положения винта и в любой точке корпуса компрессора. Задачу снижения деформации корпуса можно решить путем создания двойных корпусое, наружная оболочка которого хорошо воспринимает внутреннее давление (например цилиндр), а внутренняя оболочка разгружена противодавлением, создаваемым в полости между оболочками, с учетом

распределения давлений по полостям. Для того, чтобы противодавление соответствовало строго давлению в конкретной парной полости, необходимо разделить полость между двумя оболочками на замкнутые камеры так, чтобы их основания соответствовали очертаниям контура парных полостей взаимодействующих винтовых роторов.

Изобретение в принципе можно осуществить различными путями.

2, Создание давлений внутри изолированных камер путем сообщения их непосредственно с парными полостями через отверстия выполненные во внутренней оболочке корпуса, причем крайние камеры могут быть сообщены окнами всасывания и нагнетания соответственно и сами выполняться как патрубки всасывания и нагнетания. Данное исполнение дает возможность значительно упростить конструкцию винтового компрессора, где разгрузка внутренней оболочки корпуса достигается во время работы. При больших давлениях всасывания и сравнительно небольших степенях повышениядйвлениявозможно

использование корпуса с двойными оболочками, полость между которыми разделена на две камеры, связанные через окна с давлением всасывания и нагнетания соответственно.

Расположение от&ерстий. выполненных на внутренней оболочке корпуса для сообщения изолированных камер с парными полостями в зоне ведущего и ведомого винтов, позволяет уменьшить потери энергии при

0 выравнивании давления в полостях винтов. образующих одну парную полость. Известно, что при выравнивании давлений проходят взаимные перетечки газа между полостями, происходящие с большими ско5 ростями. Это приводит к значительным потерям. В предложенном решении расположение отверстий позволяет уменьшить скоррости перетечек, что повышает экономичность, т.к. процесс выравнивания

давлений происходит не только в парной полости, но и в изолированной камере.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый винтовой компрессор отличается тем, что замкнутая полость между внутренней и внешней оболочками разделена по крайней мере на две изолированные друг от друга перегородками камеры, соответствующие парным полостям и связанные с источниками давлений, причем перегородки камер выполнены по контуру соответствующих парных полдстей и в качестве источников давления крайних камер использованы окна всасывания и нагнетания, а промежуточных - парные полости, причем связь камер с полостями выполнены в виде отверстий во внутренней оболочке, которые расположены в расточках внутренней оболочки для ведущего и ведомого роторов. Кроме того крайние камеры винтового компрессора выполнены в виде патрубков всасывания и нагнетания, а внешняя оболочка выполнена в виде цилиндра.

Таким образом заявляемое техническое решение соответствует критерию новизна. Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области и смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом винтовом компрессоре и признать заявляемое решение соответствующим критерию существенные отличия.

На фиг. 1 показан общий вид винтового компрессора в разрезе, изолированны камеры которого сообщены с парными полостями взаимодействующих винтовых роторов через отверстия, выполненные во внутренней оболочке корпуса; на фиг. 2 показан вид А, на фиг. 3 разрез Б-Б.

Винтовой компрессор, корпус которого состоит из внешний 1 и внутренней оболочки 2, полость образованная между двумя оболочками на стороне сжатия разбита на три изолированные камеры 3, 4, 5, причем камеры 3, 5 сообщены с давлениями всасывания и нагнетания через их окна 6, 7 соответственно, а изолированная камера 4 Сообщается с парной полостью через отверстия 8 и 9, выполненным во внутренней оболочке 2 корпуса и расположены в зоне ведущего 10 и ведомого винтов 11. Перегородки 12, 13 изодируют камеры 3,4, 5 друг от друга очертания которых Копируются контуру парных полостей взаимодействующих винтовых роторов (в данном случае она очерчена винтовыми поверхностями.

Во время работы компрессора, давление создаваемое рабочим газом в парных

полостях взаимодействующих винтовых роторов 10 и 11 через отверстия 8 и 9 и окна всасывания и нагнетания переносится в замкнутые камеры и создает там противо- 5 давления, равным давлениям в данной парной полости, разгружая тем самым внутреннюю оболочку 2 корпуса. В то же время перетекание газа из парной полости в изолированные камеры происходит с ми10 нимальными потерями, т.к. учитывается неравенство давлений в ведущей и ведомой полости посредством сообщения изолированных камер с парными полостями при помощи двух отверстий расположенной в зоне

15 ведущего и ведомого винтов.

Давление, создаваемое в камерах, в то же время воздействует на внешнюю оболочку корпуса, которая приводит к деформации внешней оболочки 1 корпуса В целях раци0 опального восприятия нагрузки изнутри, внешняя оболочка выполнена в форме цилиндра. В данной форме, при нагружении давлениями изнутри возникают только напряжения растяжения, которые сопровож5 даются малыми деформациями.

Конструкция винтового компрессора, корпус которого состоит из двух оболочек, полость между ними разделенная по крайней мере на 2 изолированные друг от друга

0 камеры и расположенные в соответствии с очертаниями парных полостей, каждая камера которого связана с источником давления равному давлению в соответствующей парной полости увеличивает жесткость кон5 струкции, снижает деформации внутренней оболочки, влияя тем самым на к.п.д. компрессора и экономичность, значительно снижает уровень шума и повышает безопасное обслуживание компрессора.

0

Формула изобретения

0 парные полости, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и экономичности путем снижения величины деформации оболочек, замкнутая полость разделена по крайней мере на две изолиро5 ванные одна от другой перегородками камеры, соответствующие парным полостям и связанные с источниками давления, причем перегородки камер выполнены по контуру соответствующих парных полостей

4 Я 5

ведомого роторов.

А

Hcfnemcfje

№А

- /// / /

/ / / / /