Роторный компрессор

СОЮЗ СОВЕ ГСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1624 А 1(51)5 . Г 04 С 18 НТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПВЕДОМСТВО СССР(ГОспАтент сссР) ЕТЕНИЯ Б И ТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ хнолонике с хничератур Маркее относится к обл оростроения и м ля нагнетания раб иогенных микрос Изобретен и со-, и компресс использованод в автономных кр тивного действ асти насоожет быть очего тела истемах акность и не на, содержа- окнами два тками, торце- и окнами, реланетарную лом, зубчатую роторная маши чно установлея перегородками. крышки с о ыми окнами, 1жения ротора и на, содержаные корпус с ми и ротор о асывающими ханизм синх- перегородок Известнащая концентрвращающимиснем с поршняи нагнетательнронизации двии привод,сложность и1 ическои сущ тся роторны(71) Специальное конструкторско-тегическое бюро по криогенной техОпытным производством Физико - теского института низких темпеАН УССР(56) Авторское свидетельство СССРйг 1740782, кл, Е 04 С 23/02, 1991,(54) РОТОРНЫЙ КОМПРЕССОР(57) Использование: в системах, используемых для нагнетания газов, о 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, закрепленный на его валу кривошип с размещенными на нем подшипниками качения, установлен. ную 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 (Я в виде полого цилиндра с кольцевыми канавками, установленного о цилиндрическом корпусе теплообменника, имеющем каналы подвода и отвода рабочего тела, в которых расположены клапаны. Положительный эффект, повышение производительности компрессора, 5 ил.О Недостатками явля 1 отся сл долговечность конструкции. Известна роторная маши щая корпус с всасывающими ротора с вращающимися лопа вые крышки с нагнетательным гулирующие диски, вал, и передачу с шатуном и колен ва передачу и привод. Недостатки конструкции -недолговечность,Наиболее близким по тех 1компрессор, содержащий ступень сжатия рабочето тела, включающую корпус с перегородками, в расточке которого установлен на валу ротор с секторными поршнями с образованием рабочих камер и механизм привода ротора, вкльочающий электродвигатель и зэкрепаенный на его валу кривошигг с размеЩенньми на нем подшипниками качения; установленную на подшипйиках втулку с закрепленными на ней пальцамии 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 иэлектродвигателя,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 теплообменникэ.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 нэ его валу кривошип с размещенными на нем подшипниками качения, устанОвленную на подшйпниках втулку с закрепленными на ней пальцами и размещенное на последних центральное кольцо, связанное с роторами посредством муфт, при этом оси кривошипа и вала электродви гателя 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, по крайней мере, одной дополнительной ступенью сжатия рабочего тела и теплообменником, при этом ступени связаны между собой кйнематически 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 электродвига телю; на фиг, 2 - продольный разрез А-А поцилиндрам 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 цилиндрамтрехступенчатого комп рессораКомпрессор содержит встроенныйасинхронный двигатель 1, у которого корпус10 2 выполнен эа одно целое с картером 3,механизм 4 преобразования вращательного движения вала 5 электродвигателя 1 в неполное поворотное движение ведомого вала 6 и два роторных цилиндра 7 (ступени15 сжатия), кинематически связанных между 203035 40455055 собой муфтами 8, Встроенный асинхронный ",.лектродвигатель 1 состоит из статора 9, запрессованного в корпус 2, подшипникового щита 10, радиальных подшипников 11 и 12, короткозэмкнутого 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 к оси вала 5, Механизм 4 преобразования движения размещен в картере 3 и состоит из центрального кольца 17, снабженного двумя оппозитными пальцами18 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 ротор15 с диаметрально противоположно закрепленнымими 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 почетыре рабочей полости, На уплотняющие поверхности (цилиндрические и торцевые) ротора 15 и поршней 16 нанесен тонкийслой твердого самосмазывающего покрытия, облегчающий переработку и предохраняющий от задиров, 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 35 10 15 20 25 30 35 50 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 теплообменника, 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 6 кривошипа 14 и пальцев 18. наклон образующей конуса равен углу ро, 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 открытиянагнетательных клапанов 28 - выталкивание рабочеготела 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 Е до давления всасывания, а затем после открытия всасывающих клапанов 27- наполнение полостей Д и Е иэ 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 ввыталкивание 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 всасывания, 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.При многоступенчатом сжатии рабочее тело охлаждается до начальной температуры в межступенчатых встроенных холодильниках-теплообменниках, В процессе нагнетания через открытые клапаны 28 сжатое рабочее тело выталкивается в ресивер 33 и частично перекачивается по кольцевым канавкам 31 в ресивер 34, огдавая тепло сжатия втулке 30 и корпусу 32 теплообменника, от которого тепло непрерывно отво.Дится в окружающую среду. Процесс охлаждения сжатого рабочего тела протекает интенсивно. При этом температура теплообменника 30 и корпуса 32 повышаются. В процессе расширения нагнетательные 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 клапаны 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 процессе сжатия клапаны 27 и 28 закрыты, рабочее тело в каналах 31 неподвижно, от корпуса 32 тепло продолжает отводиться в окружающую средуи температура втулки 30 и корпуса 32 понижается до начальной. Далее цикл охлаждения сжатого рабочего тела, теплообменника 30 и корпуса 32 повторяется.При заданных потребляемой мощности и давлении нагнетания рабочего тела и постоянной величине мертвого пространства цилиндра производительность компрессора определяется повышением коэффициента наполнения цилиндров, который зависит от степени сжатия в ступени и рода рабочего 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.По сравнению с прототипом обьемная производительность заявляемого компрессора повышается = в 1,7 раза,Формула изобретенияРоторный компрессор, содержащий ступень сжатия рабочего тела, включающую корпус с перегородками, в расточке которого установлен на валу ротор с секторными поршнями с образованием рабочих камер, имеханйзм привода ротора, включающий электродвигатель, закрепленный на-его валу кривошип с размещенными на нем подшипниками качения, установленную на подййпниках 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 меж- . ду собой поД углом, равным половине максимального угла поворота ротора;а оси пальцев икрйвошипа проходят через точку пересеченйй осей валов компрессора и электродвигателя, отл и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения производительности, компрессор снабжен по меньшей мере одной дополнительной ступенью сжатия ра бочего тела, клапанами и теплообменником,при этом ступени связаны между собой кинематически посредством муфты, а теплообменник размещен между ступенями и выполнен в виде полого цилиндра с кольце выми канавками, установленного в цилиндрическом корпусе теплообмен ника, имеющем кайалы подвода и отвода рабочего тела, в которых расположены клапаны.179 1624Составитель А.йпараРедактор Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова Заказ 143 Тираж Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101