Роторный компрессор Советский патент 1993 года по МПК F04C18/00 

компрессор, содержащий ступень сжатия рабочего тела, включающую корпус с перегородками, в расточке которого установлен на валу ротор с секторными поршнями с образованием рабочих камер и механизм привода ротора, включающий электродвигатель и закрепленный на его валу кривЪшигР с рШм;|о|еннь1ми на нем подшипниками качения, установленную на под- шип никах втулку с закрепленными на ней

пальцами и разМе щенно е на последних

ч .- .г- .аий -

центральное кольцо, Связанное с роторами

посредством муфт, при этом оси кривошипа и вала электродвигателя расположены между собой под углом, равным половине максимального угла поворота ротора, а оси пальцев и кривошипа проходят через точку пересечения осей валов компрессора и электродвигателя.

Недостатком прототипа является пониженная производительность вследствие низкого коэффициента наполнения.

Цель изобретения - повышение производительности компрессора за счет установки не менее одной дополнительной ступени сжатия и межступенчатого теплообменника. :. . ..

Поставленная цель достигается тем, что в известном роторном компрессоре, содержащем ступень сжатия рабочего тела, включающую корпус с перегородками, в расточке которого установлен на валу ротор с секторными поршнями с образованием рабочих камер, и механизм привода поршня, включающий электродвигатель и закрепленный на его валу кривошип с размещенными на нем подшипниками качения, установленную на подшипниках втулку с закрепленными на ней пальцами и размещенное на последних центральное кольцо, связанное с роторами посредством муфт, при этом оси кривошипа и вала электродвигателя расположены между собой под углом, равным половине максимального угла поворота ротора, а оси пальцев и кривошипа проходят через точку пересечения осей валов компрессора и электродвигателя, компрессор снабжен, почкрайней мере, одной дополнительной ступенью сжатия рабочего тела и теплообменником, при этом ступени связаны между собой кинематически посредством муфт, а теплообменник размещен между ступенями и .выполнен в виде полого цилиндра с кольцевыми канавками, установленного в цилиндрическом корпусе теплообменника, имеющем каналы подвода и отвода рабочего тела, в которых расположены клапаны. „На фиг. 1 схематично показан продольный разрез компрессора по электродвигателю; на фиг. 2 - продольный разрез А-А по цилиндрам компрессора; на фиг. 3 - поперечный разрез цилиндров Б-Б; на фиг. 4 -- продольный разрез А-А по цилиндрам двухступенчатого компрессора; на фиг. 5 - вариант продольного разреза А-А по цилиндрам .трехступенчатого компрессора.

Компрессор содержит встроенный асинхронный двигатель 1, у которого корпус

2 выполнен за одно целое с картером 3, механизм 4 преобразования вращательного движения вала 5 электродвигателя 1 в не- полное поворотное движение ведомого вала 6 и два.роторных цилиндра 7 (ступ-ени

сжатия), кинематически связанных между собой муфтами 8. Встроенный асинхронный электродвигатель- 1 состоит из статора 9, запрессованного в корпус 2, подшипникового щита 10. радиальных подшипников 11

и 12, короткозамкнутого ротора 13, установленного на ведомом валу 5, который снабжен кривошипом 14, расположенным под углом к общей оси коренных шеек вала 5, равным половине угла неполного поворота

ротора 15 с секторообразными поршнями 16, и центром вращения, совпадающим с точкой пересечения общей оси коренных шеек вала 5 и оси вала 6, расположенного перпендикулярно j оси вала 5. Механизм 4

преобразования движения размещен в картере 3 и состоит из центрального кольца 17, снабженного двумя оппозитными пальцами 18 и подвижно установленного на кривошипе 14 при помощи двух радиально-упорных

подшипников качения 19 и ведомого вала 6, подвижно установленного при помощи двух радиальных подшипников 20, смонтированных в крышках 21, и подвижно соединенного с пальцами 18 центрального кольца 17

при помощи игольчатых подшипников 22.

Каждая ступень сжатия 7 состоит из цилиндрического корпуса 23, в котором диаметрально противоположно, закреплены секторообразные перегородки 24 и концентрично установлен в подшипниках 25 ротор 15 с диаметрально противоположно закрепленными на нем секторообразными поршнями 16, клапанной доской 26 с всасывающими 27 и нагнетательными 28

клапанами и торцевой крышкой 29. В каждом роторном цилиндре 7 образуется по четыре рабочей полости. На уплотняющие поверхности (цилиндрические и торцевые)

ротора 15 и поршней 16 нанесен тонкий

слой твердого самосмазывающего покрытия, облегчающий переработку и предохраняющий от задйров. В мертвых точках ротора 15 зазор между боковыми гранями перегородок 24 и поршней 16 не превышает

0,1-0,2 мм. С каждой стороны картера 3

может быть установлено на одной геометрической оси несколько роторных цилиндров 7 с межступенчатыми встроенными холодильниками-теплообменниками 30 (фиг. 4 и 5).

Каждый встроенный холодильник-теплообменник (фиг. 5) представляет собой полый цилиндр 30 с кольцевыми канавками 31 для прохода сжатого рабочего тела, нарезанными по периферии теплообменника 30, плотно установленную в корпусе 32 теШо- обменника, уплотняемую по торцам в стыке с клапанными досками 26 и образующую ресиверы 33 и 34. Картер закрыт крышкой 35.

Компрессор работает следующим образом.

При вращении вала 5 электродвигателя 1 оси кривошипа 14 и центрального кольца 17 описывают коническую поверхность, вершина которой совпадает с центром вращения - точкой пересечения осей валов 5 и б кривошипа 14 и пальцев 8. наклон образующей конуса равен углу р0- При этом общая ось пальца 18 удерживается валом 6 в плоскости, перпендикулярной оси ведомого вала 6, в результате чего сложное движение центрального кольца 17 разлагается на вращательном движении относительно кривошипа 14 и неполноповоротное движение пальцев 18 в плоскости, перпендикулярной оси ведомого вала 6, т. е. в неполноповоротное движение ведомого вала 6, муфт 8 и роторов 15 (поворот по часовой стрелке и поворот против часовой стрелки).

При повороте ротора 15 (фиг. 3) по часовой стрелке впереди поршней 16 в полостях В и Г происходит сначала сжатие рабочего тела до давления нагнетания, а затем после открытия нагнетательных клапанов 28 - выталкивание рабочего тела в ресивер высокого давления. Сзади поршней 16 в полостях Д и Е происходит в это время сначала расширение рабочего тела из мертвого пространства полостей Д и Ё до давления всасывания, .а затем после открытия всасывающих клапанов 27- наполнение полостей Д и Е из ресивера низкого давления.

При повороте ротора 15 против часовой стрелки впереди поршней 16 в полостях Д и Е происходит сначала сжатие рабочего тела до давления нагнетания, а затем после открытия нагнетательных клапанов 28 - выталкивание рабочего тела в ресивер высокого давления. Сзади поршней 16 в полостях В и Г происходит в это время сначала расширение рабочего тела из мертвого пространства полостей В и Г до давления вса- сывания, а затем после открытия

всасывающих клапанов 27 - наполнение полостей В и Г из ресивера низкого давления. Далее процесс компримирования рабочего тела в полостях В и Г, Д и Е повторяется.

5При многоступенчатом сжатии рабочее тело охлаждается до начальной температуры в межступенчатых встроенных холодильниках-теплообменниках. В процессе нагнетания через открытые клапаны 28 сжа10 тое рабочее тело выталкивается в ресивер : 33 и частично перекачивается по кольцевым канавкам 31 в ресивер 34, отдавая тепло сжатия втулке 30 и корпусу 32 теплообменника, от которого тепло непрерывно отво15 .дится в окружающую среду. Процесс охлаждения сжатого рабочего тела протекает интенсивно. При этом температура теплообменника 30 и корпуса 32 повышаются, В процессе расширения нагнетательные

0 клапаны 28 закрыты, сжатое рабочее тело перетекает по кольцевым канавкам 31 из ресивера 33 в ресивер 34 до выравнивания давления в них продолжает охлаждаться в канавках 31. В процессе всасывания клапа-.

5 ны 27 открываются и сжатое рабочее тело полностью перетекает из ресиверов 34 и 33 в рабочие полости цилиндров, при этом, сжатое рабочее тело, перетекающее по канавкам 31, охлаждается окончательно. В

0 процессе сжатия клапаны 27 и 28 закрыты,

рабочее тело в каналах 31 неподвижно, от

корпуса 32 тепло продолжает отводиться в

окружающую среду и температура втулки 30

и корпуса 32 понижается до начальной. Да5 лее цикл охлаждения сжатого рабочего тела, теплообменника 30 и корпуса 32 повторяет ..ся- ,..., . ,;:l .:,,.i.;.,.: ..;....,„- .,,

При заданных потребляемой мощности и давлении нагнетания рабочего тела и по0 стоянкой величине мертвого пространства цилиндра производительность компрессора определяется повышением коэффициента наполнения ЦМлйндрюв,; котбрый зависит от степени сжатия в ступени и рода рабочего

5 тела. По сравнению с одноступенчатым в двухступенчатом компрессоре производительность повышается в 1,5 раза, в трехступенчатом в 1,7 раза, в четырехступенчатом в.1,8 раза и т. д.

0 По сравнению с прототипом объемная производительность заявляемого компрессора повышается в 1,7 раза.

Формула изобретения 5 Роторный компрессор, содержащий ступень сжатия рабочего тела, включающую корпус с перегородками, в расточке которого установлен на валу ротор с секторными поршнями с образованием рабочих камер, и

механизм привода ротора, включающий электродвигатель, закрепленный н а его палу кривошип с размещенными на нем подшипниками качения, установленную на подшипниках втулку с закрепленными на ней пальцами и размещенное на последних центральное кольцо, связанное с роторами посредством муфт, при этом оси кривошипа и вала элёктрЬ дейгатёля расположены меЯс- ду собой Г1 ОД углом, равным половине мак- сималь нЬ г о ща поворота ротора; а оси пальцев йтк(эШб111и 11й проходят через точку пересечёййй осей валов компрессора и

0

электродвигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, компрессор снабжен по меньшей мере одной дополнительной ступенью сжатия рабочего тела, клапанами и теплообменником, при этом ступени связаны между собой кинематически посредством муфты, а теплообменник размещен между ступенями и выполнен в виде полйго цилиндра с кольцевымиканавками, установленного в цилиндрическом корпусе теплообменника, имеющем каналы подвода и отвода рабочего тела, в которых расположены клапаны.

fr29l6il

6 JL JL JL МЖЛ2- ®&

Использование: в системах, используемых для нагнетания газов, з частности в роторных компрессорах. Цель: повышение производительности компрессора. Сущность изобретения: роторный компрессор содержит ступень сжатия рабочего тела, включающую корпус с перегородками, в расточке которого установлен на валу ротор с секторными поршнями с образованием рабочих камер, и механизм привода ротора, включающий электродвигатель, закрепленИзобретение относится к области насо- со- и комлрессоростроения и может быть использовано для нагнетания рабочего тела в автономных криогенных микросистемах активного действия.. Известна роторная машина, содержащая концентрично установленные корпус с вращающимися перегородками и ротор в нем с поршнями, крышки с всасывающими и нагнетательными окнами, механизм синхронизации движения ротора и перегородок и привод. ный на его валу кривошип с размещенными на нем подшипниками качений, установленную на подшипниках втулку с закрепленными на ней пальцами и размещенное на последних центральное кольцо, связанное с роторами посредством муфт, оси кривошипа и вала электродвигателя расположены между собой под углом, равным половине максимального угла поворота ротора, а оси пальцев и кривошипа проходят через точку пересечения осей валов компрессора и электродвигателя, при этом компрессор снабжен, по меньшей мере, еще одной дополнительной ступенью сжатия рабочего тела, клапанами и теплообменником, ступени компрессора связаны между собой кинема- . тически посредством муфты, а теплообменник размещен между ступенями и выполнен в виде полого цилиндра с кольцевыми канавками, установленного в цилиндрическом корпусе теплообменника, имеющем каналы подвода и отвода рабочего тела, в которых расположены клапаны. Положительный эффект: повышение производительности компрессора. 5 ил. Недостатками являются сложность и недолговечность конструкции. Известна роторная машина, содержащая корпус с всасывающими окнами два ротора с вращающимися лопатками, торцевые крышки с нагнетательными окнами, регулирующие диски, вал, планетарную передачу с шатуном и колен валом, зубчатую передачу и привод. Недостатки конструкции - сложность и недолговечность. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является роторный ел с -ч ю о N3 4