РОТАЦИОННЫЙ КОМПРЕССОР Советский патент 1935 года по МПК F04C19/00 

Изобретение относится к ротационным компрессорам с кольцевым гидравлическим затвором и с барабаном, приводимым во вращение трением или воздействием на внутренний зубчатый венец его лопастей одного или нескольких расположенных эксцентрично внутри барабана роторов с щелевидными окнами в цилиндре, для прохода через них сжимаемой среды из рабочих камер в отверстия в золотниках и дальше во внутреннюю полость неподвижного барабана, соединенного с нагнетательным трубопроводом.

В предлагаемом ротационном компрессоре, для сокращения объемных потерь, золотники снабжены ребристыми уплотнениями и отводными каналами для отвода излишка жидкости, частично поступающей вместе с сжимаемой средой внутрь золотников через золотниковые окна. Подача смазки к зубчатой передаче производится при помощи особого приспособления.

На чертеже фиг. 1 изображает продольный разрез ротационного компрессора; фиг. 2 - поперечный разрез его; фиг. 3 - частичный поперечный разрез ротора с золотником и барабана; фиг. 4 - частичный поперечный разрез золотника; фиг. 5 - поперечный разрез компрессора со CC фиг. 1.

Ротационный компрессор, могущий быть обращенным в вакуум-насос, состоит из неподвижной рамы с подшипниками, в которых установлен наружный кольцевой барабан 27, 30, связанный посредством зубчатого зацепления с эксцентрично расположенными в нем цилиндрами 7 роторов, внутри которых установлены неподвижные золотники 10.

Роторы выполнены в виде полых цилиндров 7 с ячейками, играющими роль цилиндров в поршневых насосах. Ячейки ограничиваются торцевыми отбортовками полого цилиндра 7 и лопастями 8. Наружу ячейки открыты, а с внутренней частью ротора соединяются через щелевидные окна в цилиндре 7.

Цилиндрический золотник 10 снабжен окном для прохода внутрь его из ячеек ротора 7, 8 сжимаемого газа и нагнетательной трубой 11. Таких роторов в одном компрессоре может быть и несколько штук, напр., на чертеже показано три ротора.

Наружный кольцевой барабан 27, 30, большого диаметра, расположен эксцентрично к роторам и при вращении последних свободно вращается под действием сил трения или путем взаимодействия лопастей 8 ротора, играющих роль зубцов, с внутренним зубчатым венцом наружного зубчатого барабана. Внутри этого кольцевого барабана находится, например, вода, масло, ртуть, этилен-гликоль или другая, мало летучая жидкость, с небольшой вязкостью. При вращении барабана жидкость внутри барабана располагается кольцом под действием центробежных сил и в процессе сжатия играет роль поршня, запирающего наружное отверстие ячейки ротора 7, 8 и вытесняющего сжимаемый газ через окно внутрь золотника 10 и дальше через нагнетательную трубу 11 в коллектор, не показанный на чертеже. На фиг. 3 направление выталкивания газа из ячейки ротора показано длинной стрелкой. Разница давлений сжимаемого газа на жидкость в соседних ячейках уравновешивается: при малых степенях сжатия и значительных окружных скоростях вращения барабана - разницей радиального уровня жидкости (увеличиваемой действием центробежных сил), а при средних и больших степенях сжатия - главным образом зубчатым уплотнением 28, как это показано на чертеже. Уплотняющий профиль зуба может быть построен по гипоциклоиде, а профиль сопряженной лопасти 8 ротора - в значительном интервале произвольный (на чертеже профиль лопасти 8 образуется дугой окружности).

Все описанное устройство помещено в раме с подшипниками, стабилизирующими относительное расположение движущихся частей компрессора.

На чертеже изображена система компрессора из трех роторов в одном барабане, принятая в целях облегчения конструкции путем взаимного уравновешивания реакции роторов и барабана.

Центростремительные давления сжимаемого газа и циркулирующей жидкости на роторы воспринимаются двумя центральными катками 3, 4, по которым катятся кольцевые катки 1, 2 роторов.

Центробежные силы давления сжимаемого в роторе газа на барабан 27 воспринимаются кольцами жесткости 29, расположенными в кожухе 58 барабана.

Тангенциальные силы, действующие на роторы, а также вес всей конструкции, воспринимаются тремя бегунками 24 со стороны нагнетающих труб 11 и тремя роликовыми подшипниками 39 со стороны привода. Бегунки 24, подшипники 39 стабилизованы рамой, состоящей из трех торцевых жестких конструкций 50, 51, 52, связанных распорными трубами 53, 54 и стяжками: диагональными 55 и поперечными 56.

Привод осуществляется от мотора через приводный вал 23 и зубчатые колеса 31, 32. Приводный вал опирается на роликоподшипники 38 в раме и 37 - в центральном катке 4.

Смазочное устройство, в целях надежности и легкости, как показано на фиг. 5, состоит из смазочного кольцевого барабана 34, опирающегося с некоторым начальным натяжением на три опорных цапфы 22 роторов между направляющими кольцами 33. При вращении роторов вращается и смазочный барабан вместе с налитым в него маслом. Навстречу потоку масла обращены приемные отверстия смазочных трубок-отклонителей 35, подающих струю масла в зону трения зубцов.

При остановке масло стекает в приемник 71, а при пуске подается в барабан по трубке 70.

Для уменьшения до минимума объемных потерь в золотнике через неплотности, уплотнение осуществляется по принципу жидкостного затвора. Для этой цели кольцевой слой жидкости в барабане 27, 30 держится по толщине таким, чтобы вместе с последней порцией нагнетаемого газа из каждой ячейки поступало в золотник 10 и небольшое количество жидкости, продавливаемой частично в ребристое уплотнение золотника 10 и отводные трубки 42 и протекающее так, как это показано стрелками на фиг. 3 и 4. Излишек жидкости отводится через поплавковый клапан 17, 18, 19 и трубу 15 в сборник, на чертеже не показанный. В сборнике происходит и охлаждение циркулирующей жидкости. Уровень жидкости регулируется подачей из сборника по трубе 69 по стрелке (фиг. 1), а также помощью опоражнивающей трубки, на чертеже не показанной и действующей по принципу смазывающей трубки 35. Уменьшая в значительной степени радиальный уровень циркулирующей жидкости, можно регулировать при малых степенях сжатия величину подачи компрессора, не изменяя числа оборотов. В последнем случае жидкость уже не будет служить уплотняющей средой в лабиринте золотникового уплотнения.

Вышеописанное жидкостное уплотнение повышает объемный коэфициент полезного действия компрессора до степени, ограничиваемой нагреванием газа в период заполнения лопастей и величиной упругости паров жидкости.

Регулировка и стабилизация положения золотника 10 осуществляется тросом 44 и винтовым механизмом 45 с вращающейся гайкой.

В компрессор газ поступает через свободные проходы в торцевых частях барабана 30.

Поворотом золотника 10 компрессор можно обратить в вакуум-насос. В этом случае газ течет в обратном направлении.

1. Ротационный компрессор с кольцевым; гидравлическим затвором и с барабаном, приводимым во вращение трением или воздействием на внутренний зубчатый его венец лопастей одного или нескольких расположенных эксцентрично внутри барабана роторов со щелевидными окнами в цилиндре для прохода через них сжимаемой среды из рабочих камер в отверстие в золотниках и дальше во внутреннюю полость неподвижного барабана, соединенного с нагнетательным трубопроводом, отличающийся тем, что золотники 10 снабжены ребристым уплотнением и отводными трубками 42 для отвода излишка жидкости, поступающей вместе со сжимаемой средой внутрь золотника, через поплавковый клапан 17, 18, 19 и трубу 15 в сборник.

2. В устройстве по п. 1 приспособление для подачи смазки к зубчатой передаче, отличающееся применением кольцевого барабана 34, вращаемого трением о цапфы 22 роторов, на которые барабан 34 насажен при помощи направляющих колец 33, и подающего находящуюся в нем смазку через отклонители 35 к смазываемым местам.