Изобретение относится к ротационным компрессорам с жидкостными поршнями, периодически образуемыми жидкостью, которая поступает поочередно с компримируемым газом в трубки диско-образной спирали.
В предлагаемом ротационном спиральном компрессоре применена планетарная передача для сообщения вращения рабочим спиральным дискам, которые составляют одну жесткую систему с соответствующими сателлитами, взаимодействующими с неподвижной солнечной шестерней.
В форме выполнения компрессора при использовании его в холодильных установках вместо зубчатой передачи для сообщения планетарного движения для каждого из компрессоров применен вингротор.
На схематическом чертеже фиг. 1 изображает вид спереди с частичным разрезом ротационного спирального компрессора с жидкостными поршнями; фиг. 2 - горизонтальный разрез его по АВ на фиг. 1; фиг. 3 - вид его при использовании в холодильных установках; фиг. 4 - горизонтальный разрез его по CD на фиг. 3.
Трубки 1 двух спиралей свернуты и сварены в виде сплошных рабочих дисков I и II, которым сообщается вращение около осей X вокруг центра каждой спирали и, кроме того, самые диски приводятся в движение вокруг оси Y (фиг. 1, 2). Для осуществления указанной планетарной передачи диски I и II образуют одну жесткую систему состоящего из ведомого полого вала 8 и соответствующих сателлитов 13, 13′, взаимодействующих с неподвижной солнечной шестерней 12.
Вследствие наличия центробежной силы от вращения вокруг оси Y жидкость 2, подаваемая через трубку 3, благодаря центробежной силе периодически подается в спирали рабочих дисков I и II лишь в те моменты, когда под уровень жидкости 2 войдет отверстие 5 трубки спирали. В остальное время, при вращении спирального рабочего диска вокруг оси X, в это же отверстие будет засасываться окружающий газ (или воздух), подлежащий компрессии; таким образом в трубках спиралей дисков I и II будет попадать попеременно газ и компримирующий его жидкостный поршень, и при вращении дисков I и II вокруг своих осей, благодаря уменьшению объема в последовательных (от периферии к центру) витках трубок спиралей будет происходить компримирование газа под влиянием центробежной силы. Поданные к центру жидкость и газ разделяются в сепараторе 6 и газ поступает через не показанные на чертеже водоотделители и через трубку 7 в полый вал 8, а оттуда в не вращающуюся трубку или ресивер. 9. Жидкость, преодолевая благодаря создавшемуся в сепараторе избыточному давлению центробежную силу, по трубке 10 поступает в охладительное устройство 11, откуда после охлаждения (например распылением в воздухе) возвращается через отверстие 4 трубки 3 обратно в спирали вращающихся рабочих дисков I или II для дальнейшего производства сжатия газа.
Форма выполнения компрессора, для случая использования его в холодильных установках, с применением холодильных веществ, сжижающихся при небольшом перепаде давлений, например, дихлорэтилен, сернистый ангидрид, метилбромид и т.п., изображена на фиг. 3 и 4.
Спираль 1 выполнена из свернутой трубки, в которую, при ее вращении вокруг своей собственной оси X и планетарном движении вокруг центральной оси Y, попадает при подходе отверстия трубки к периферии тяжелая жидкость, а при положении отверстия вблизи оси Y пары холодильного вещества. Таким образом объемы газа закрываются жидкостными затворами - поршнями, гонящими газ при вращении спирали по трубке к центру спирали. При этом объемы, занимаемые газом, согласно фиг. 4, должны уменьшаться, т.е. газ должен компримироваться, за счет чего уровни жидкости в коленах спирали параллельно касательной к периферии (так как тяжесть заменена здесь действием центробежной силы) будут стоять не на одной высоте, как это видно из чертежа. Суммы разностей высот столбов P1, и Р2, Р3, P4… жидкости создают давление, противостоящее упругости сжимаемого газа. Так как центробежная сила может при определенных окружных скоростях и радиусах кривизны превышать силу тяжести в сотни раз, то конечное давление в конденсаторе может быть весьма значительным. Разрез спирали 1 (фиг. 3) показывает, что трубки компрессора уменьшаются по диаметру, однако, при определенном соотношении радиусов кривизны трубок спирали и степеней сжатия диаметр сечения трубки по всей длине можно оставить постоянным. Поданный к центру спирали скомпримированный пар затем поступает по трубке 2 внутрь полых, вращающихся вместе со спиралью, вингроторов 4 Савониуса, внутри которых, благодаря теплообмену через стенки вингроторов с наружным воздухом пар конденсируется. Сконденсировавшаяся жидкость через трубку 4 и дроссельный вентиль 5 поступает в испаритель-детандер 6, образованный, из таких же свернутых в спираль трубок, как и компрессор, а оттуда по трубке 11 обратно в компрессор. Эти трубки омываются рассолом, поступающим через трубку 7 из аккумулятора 8 рассола и отводимым обратно в ледогенератор по трубке 9. Жидкий поршень в общем случае должен быть из жидкости с большим удельным весом, химически не активной по отношению к холодильному веществу, например, хлористый свинец, рассол, ртуть и др., которая, не участвуя в теплообмене, должна совершать замкнутый цикл отдельно в компрессоре и отдельно в детандере. Для этого на фиг. 3 показана трубка 10, через которую жидкость возвращается из последнего витка спирали компрессора (от центра) обратно к первому витку, причем на пути она может дросселироваться, или разность давлений, при котором она проходит из последнего витка спирали к первому, может быть использована гидротурбинкой, насаженной на ту же ось. Пар и эта жидкость предварительно отделяются в сепараторе 14. Поверхность охлаждения для конденсатора выбрана в виде вингроторов для того, чтобы большая работа на преодоление сопротивления воздуха поверхностями охлаждения, что нужно для улучшения условий теплообмена с наружным воздухом, в случае отказа от водяного охлаждения, отчасти рекуперировалась в энергию, необходимую для вращения спиралей компрессоров вокруг своих осей X. Вращение вокруг оси Y осуществляется при помощи ременной передачи посредством шкива 12 и ремня или канатика 13. Работа охлаждения компрессора, как и в других конструкциях, регулируется биметаллической пластинкой, включающей и выключающей двигатель.
1. Ротационный спиральный компрессор с жидкостными поршнями, образуемыми периодически поступающей поочередно с компримируемым газом в трубки дискообразной спирали жидкостью, отличающийся тем, что для сообщения вращения рабочим спиральным дискам I и II применена планетарная передача.
2. Форма выполнения компрессора по п. 1, отличающаяся тем, что рабочие спиральные диски I и II осуществлены в виде одной жесткой системы с соответствующими сателлитами 13, 13′, взаимодействующими с неподвижной солнечной шестерней 12.
3. Форма выполнения компрессора с жидкостными поршнями по п. 2 для случая использования его в холодильных установках, отличающаяся тем, что для сообщения планетарного движения вместо зубчатой передачи применен вингротор 3 для каждого из компрессоров.
