Ротационный компрессор Советский патент 1993 года по МПК F04C18/00 

Изобретение относится к компрессоро- строению и предназначено для сжатия и перемещения газа из области низкого давления в область высокого давления.

Известна конструкция ротационного компрессора, содержащего корпус,с рабочей камерой и окнами газораспределения, концентричные вапы, размещенные в корпусе, пустотелые поршни секторного типа, установленные на валах с образованием в рабочей камере торообразных рабочих ячеек, и механизм привода поршней (Патент США № 2673027, кл. 418-38, 1.954).

Недостатком такого компрессора является то, что поршни являются неуравновешенными вращающимися массами, что приводит к вибрации компрессора при его работе. Их уравновешивание возможно путем устанозки дополнительных противовесов на валах, что приведет к увеличению массы и габаритов компрессора.

Наиболее близкой является известная конструкция ротационного компрессора, содержащего корпус с рабочей камерой и окнами газораспределения,концентричные валя, размещенные в корпусе, пустотелые составные поршни секторного тина, Содержащие несущую и покрывающую части и установленные на валах с образованием в рабочяей камере торообразных рабочих ячеек, и механизм синхронизации валов и поршней.По сравнению с аналогом в этой конструкции вибрационные нагрузки могут быть значительно снижены за счет того, что покрывающая часть поршней выполнена из легкого конструкционного материала (00 00

со ю

XJ

пример, фторопласта). Однако полностью вибрация в этой конструкции не устранена, так как поршни остаются неуравновешенными.

Целью изобретения является снижение вибрации.

Поставленная цель достигается тем, что ротационный компрессор содержит корпус с окнами всасывания и нагнетания, рабочей камерой и камерой синхронизации, разме- щенные в корпусе концентричные валы, на каждом из которых закреплены поршни секторного типа, имеющие торцевые, цилиндрические и радиальные поверхности, при этом в камере синхронизации размещен ме- ханизм синхронизации валов, а по меньшей мере один из поршней выполнен пустотелым, и компрессор снабжен противовесом, размещенным во внутренней полости пустотелого поршня, при этом противовес и поршень, расположенные по разные стороны от оси вращения, жестко связаны между собой, их центры тяжести лежат на одной прямой, перпендикулярной оси вращения валов и пересекающей ее, а их моменты инерции равны между с обой.

В ротационном компрессоре противовес и поршень жестко связаны между собой посредством дополнительно установленных в компрессоре торцевых дисков.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое техническое решение содержит ряд конструктивных признаков, связанных с устройством поршней, противовесов и валов, которых нет в прототипе. Это позволяет сделать вывод о том, что заявляемое техническое решение соответствует критерию новизна.

Из анализа существующей патентной и научно-технической литературы известно техническое решение, касающееся ротационного компрессора с концентричными роторами, в котором поршни секторного типа полностью уравновешены -противовесами, закрепленными на роторах. В этом устройстве противовесы размещены во внутренних полостях роторов, поэтому его реализация связана с необходимостью существенного увеличения габаритов (диа- метра) роторов, и, следовательно, массы и габаритов компрессора в целом при сохранении постоянного описанного объема рабочих ячеек. В отличие от известного устройства, в .предлагаемом техническом решении противовесы размещены в полостях поршней секторного типа, что позволяет не изменять геометрию рабочей камеры и, следовательно, не ухудшать массо-габа- ритные параметры компрессора. То есть

предлагаемая совокупность заявляемых конструктивных признаков для достижения поставленной цели в настоящее время не известна, что позволяет признаки, отраженные в формуле изобретения, считать существенными.

На фиг.1, 2 показан заявляемый компрессор, в котором оба поршня выполнены пустотелыми, и к одному из поршней присоединены диски с противовесом; на фиг.З, 4 показан заявляемый компрессор с одним пустотелым поршнем и установленными на нем дисками с противовесом, состоящим из двух раздельных элементов.

Ротационный компрессор (фиг.1, 2) содержит корпус 1 с рабочей камерой 2 и камерой синхронизации (условно не показана), окнами всасывания 3 и нагнетания 4, размещенные в корпусе 1 валы 5, 6, на которых закреплены поршни 7. 8, каждый из которых имеет две торцевые, две цилиндрические и две радиальные поверхности, а в камере синхронизации размещен механизм синхронизации валов (условно не показан), взаимодействующий с приводным валом 9 компрессора. В представленном на чертежах варианте конструкции оба поршня 7,8 выполнены пустотелыми. В полости поршня 7 размещен противовес 10, жестко соединенный с валом б и поршнем 8. При этом поршень 8 и противовес 10 имеют равные моменты инерции, а их центры тяжести лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси вращения валов 5, 6. В полости поршня 8 размещен противовес 11. жестко соединенный с дисками 12, 13, которые, в свою очередь, жестко соединены с поршнем 7 и валом 5. При этом поршень 7 и противовес 11 имеют равные моменты инерции, а их центры тяжести лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси вращения валов 5. 6 и на одной прямой, проходящей через эту ось.

На фиг.З, 4 представлен вариант конструкции ротационного компрессора, в которой пор шень 7 выполнен пустотелым, а поршень 8 - сплошным. При этом противовес поршня 7 состоит из двух раздельных элементов 14, 15, закрепленных на дисках 12, 13. Поршень 7 имеет момент инерции, равный сумме моментов инерции элементов 14, 15; а приведенный центр тяжести элементов 14, 15 лежит в одной плоскости с центром тяжести поршня 7 и на одной прямой, проходящей через ось вращения валов 5,6.

Ротационный компрессор (фиг.1, 2, 3, 4) работает следующим образом, При вращении приводного вала 9 крутящий момент через механизм синхронизации передается

на валы 5, 6 и поршни 7. 8. При этом поршни 7, 8 вращаются в камере 2 с переменной угловой скоростью так, что образованные имиторообразные рабочий ячейки периодически изменяютсвой объем отминимальной величины до максимальной и наоборот. При этом в камере 2 осуществляется цикл комп- римирования рабочего газа, при котором газ всасывается через окно 3 и выталкивается через окно 4. При вращении вала 6 на поршень 8 и противовес 10 действуют равные и противоположные направленные центробежные силы, уравновешива ющие друг друга, вследствие чего на корпус 1 не передаются никакие знакопеременные нагруз- ки, что практически исключает вибрацию компрессора. То же самое происходит и при вращении взаимно уравновешенных поршня 7 и противовеса 11 (или составных частей 14 и 15 противовеса, рассмотренных во вто- ром варианте конструкции). При этом важно отметить, что полная уравновешенность поршней 7, 8 и, следовательно, полная ликвидация вибрации компрессора обеспечивается без увеличения габаритов компрессора при неизменном объеме рабочей камеры, что выгодно отличает предлагаемое устройство от других схем уравновешивания поршней роторов.

Таким образом, предлагаемое устрой- ство позвопяет обеспечить снижение вибрации компрессора за счет уравновешивания

поршней путем размещения противовесов в полостях этих поршней. По сравнению с прототипом вибрация компрессора может быть снижена на 100%.

Формула изобретения

1. Ротационный компрессор, содержащий корпус с окнами всасывания и нагнетания, рабочей камерой и камерой синхронизации, размещенные в корпусе концентричные валы, на каждом из которых закреплены поршни секторного типа, имеющие торцевые, цилиндрические и радиальные поверхности, при этом в камере синхронизации размещен механизм синхронизации валов, а по меньшей мере один из поршней выполнен пустотелым, о т л и - чающи.йся тем, что, с целью снижения вибрации, компрессор снабжен противовесом, размещенным во внутренней полости пустотелого поршня, при этом противовес и поршень, расположенные по разные стороны от оси вращения, жестко связаны между собой, их центры тяжести лежат на одной прямой, перпендикулярной оси вращения валов и пересекающей ее. а их моменты инерции равны между собой.

2. Компрессор по п.1, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что противовес и поршень жестко связаны между собой посредством дополнительно установленных в компрессоре торцевых дисков.

Т1

Фиг. 5

Использование: в системах, предназначенных для нагнетания газов, в частности в ротационных компрессорах. Цель: снижение вибрации компрессора. Сущность изобретения: компрессор содержит корпус с окнами всасывания и нагнетания, рабочей камерой синхронизации, размещенные в корпусе.концентричные валы, на каждом из которых закреплены поршни секторного типа, имеющие торцевые, цилиндрические и радиальные поверхности, .в камере синхронизации размещен механизм синхронизации валов, а по меньшей мере один из поршней выполнен пустотелым, при этом во внутренней полости пустотелого поршня размещен противовес, который жестко связан с поршнем и расположен с ним по разные стороны от оси вращения, причем центры тяжести поршня и противовеса лежат на одной прямой, перпендикулярной оси вращения валов и пересекающей ее, а их моменты инерции равны между собой. Противовес и поршень могут быть жестко связаны между собой посредством дополнительно установленных в компрессоре торцевых дисков. Положительный эффект: снижение вибрации компрессора. 1 з.п. ф- лы. 4 ил. ел С