Роторный компрессор

Е ИЗОБРЕТ БСАН ТЕНТУ Комитет Российской Федерации по аатентам и товарным знакам(73) Рапопорт Ефим Майорович(67) Сущность изобретения: в корпусе с цилиндрическими расточками, всасывающим и нагнетатепьными окнами размещены роторы с выступами ивпадинами, Пары торцовых колец, цилиндрическихпроставок закреплены на валах первого и второгороторов соответственно с возможностью контакта их торцовыми поверхностями Уппотнительные проставки закреплены в корпусе и установлены концентрично цилиндрическим. Наружный диаметр торцовых колец равен диаметру расточки корпуса В области впадины ротора на наружных поверхностях торцовых колец выполнены глухие прорези, ограниченные окружностями выступов и впадин ротора. Нагнетательные окна расположены на внутренней поверхности расточки и сопряжены с наружной поверхностью колец. осевой размер которых не меньше осевого размера нагнетатепьных окон. 5Изобретение относится к области компрессоростроения, в частности к роторным компрессорам внутреннего сжатия.Известно устройство роторного компрессора, содержащего корпус, размещенные в нем роторы с выступами и впадинами и торцооую крышку с закрепленными на ней золотниковыми втулками, В роторах компрессора выполнены сквозные радиальные каналы для всасывания и нагнетания перекачиваемой среды.Существенными недостатками данного устройства являются пониженный КПД и возможность загрязнения перекачиваемой среды маслом из подшипников, Первый из указанных недостатков связан с высоким газодинамическим сопротивлением проточной части компрессора, обусловленным относительно малым сечением каналов в роторах и золотниковых втулках, Причина этого заключается в следующем,Золотниковые втулки вставлены в осевые отверстия, выполненные в валах компрессора. Поэтому размеры золотниковых втулок ограничены размерами валов, э наружные размеры валов, в свою очередь, ограничены диаметрами внутренних обойм подшипников, в которых они установлены. Попытка увеличения диаметральных размеров золотниковых втулок приводит к уменьшению толщины стенок валов или к увеличению наружного диаметра валов, сопровождающемуся соответствующим увеличением диаметральных размеров подшипников, В первом из указанных вариантов снижается проность валов, что может привести к аварии, а во втором увеличиваются окружные скорости движения элементов подшипников, что приводит к снижению их ресурса. Размеры проходных сечений радиальных каналов также ограничены, поскольку они связаны с размерами окон на цилиндрической поверхности эолотниковых втулок.Второй из отмеченных недостатков связан с конструктивной особенностью компрессора, заключающейся в том, что рабочая среда, перекзчивземая компрессором, через радиальный зазор между нзгнетзтельной эолотниковой втулкой и поверхностью отверстия вала перетекает к подшипнику, а затем сквозь сепаратор подшипника с парами и капельками масла поступает во всасывающую полость компрессора, что и является причиной загрязнения перекачивземой среды.Наиболее близкой к предлзгаемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является ротационная машина. содержащая корпус. размещенные в нем роторы с выступами и впадинами и торцовую крышку с нагнетательным окном, расположенным в зоне, ограниченной начальной окружностью и 5 окружностью впадин одного из роторов,Недостатком компрессора данной конструкции является пониженный КПД, обусловленный большим газодинамическим сопротивлением его проточной части и по терями, связанными с перетечкой рабочейсреды. Первая из отмеченных особенностей связана с относительно малым сечением всасывающих и нагнетательных окон золотников, что обусловливает высокие скорости 15 движения перекачиваемой среды. Невозможность выполнения окон золотников достаточно большого сечения обьясняется. тем, что функции клапана золотника выполняет ротор машины, причем максимальный 20 радиальный размер отверстия в торцовойкрышке, перекрываемого клапаном, не может превышать разности радиусов начальной окружности и впадины ротора, что необходимо для обеспечения герметично 2 б сти золотника, При этом увеличение сечения окон золотника за счет увеличения размеров выступов и впадин ротора не дает эффекта уменьшения скорости движения перекачиваемой среды в компрессоре, поЗ 0 скольку такое конструктивное изменениевлечет за собой соответствующее увеличение объемной подачи компрессора. Таким образом, в этом компрессоре уменьшение газодинамического сопротивления проточЗ 5 ной части путем увеличения проходных сечений каналов ограничено величиной окон золотников, радиальные размеры которых не могут превышать разности радиусов начальной окружности и впадин ротора.40 Вторая особенность рабочего процессакомпрессора, связанная с перетечкой перекачиваемой среды, обусловлена относительно большими осевыми зазорами между элементами золотников. Как показал опыт 45 эксплуатации, осевые зазоры между. роторами, являющимися в конструкции одновременно и золотниковыми распределителями, и корпусом должны быть в полтора раза больше радиальных зазоров.50 Целью изобретения является повышение КПД компрессора.Поставленная цель достигается тем, чтов роторный компрессор, содержащий корпус с цилиндрическими расточками. всасы- ББ вающим и нагнетательными окнами,размещенными в нем роторами с выступами и впадинами,.дополнительно введены пары торцовых колец, цилиндрических и уплотнительных простачок. кольца и цилиндрические проставки закреплены на валах5 10 1 Г 20 25 30 35 40 45 50 55 первого и второго роторов соответственно и контактируют с их торцовыми поверхностями, уплотнительные проставки закреплены в корпусе и установлены концентрично цилиндрическим и роставкам, причем наружный диаметр торцовых колец равен диаметру расточки корпуса, в области впадины ротора на наружных поверхностях торцовых колец выполнены глухие прорези, ограниченные окружностями выступов и впадин ротора, а нагнетательные окна расположены на внутренней поверхности расточек корпуса и сопряжены с наружной поверхностью торцовых колец, осевой размер которых нв меньше осевого размера нагнетательных окон,Сопоставительный анализ заявляемогорешения с йрототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается от известнога тем, что в него дополнительно введены пары торцовых колец, цилиндрических и уплотнительных.проставок, кольца и цилиндрические проставки закреплены на валах первого и второго роторов соответственно и контактируют с их торцовыми поверхностями, уплотнительные проставки закреплены в корпусе и установлены концентрично цилиндрическим проставкам, причем наружный диаметр торцовых колец равен диаметру расточки корпуса, в области впадины ротора на наружных поверхностях торцовых колец выполнены глухие прорези, ограниченные окружностями выступов и впадин ротора, а нагнетательные окна расположены на внутренней поверхности расточек корпуса и сопряжены с наружной поверхностью торцовых колец, осевой размер которых не .меньше осевого размера нагнетательных окон,Таким образом, изобретение соответствует критерию "новизна",Введение пар торцовых колец с прорезями, цилиндрических и уплатнительных проставок в роторный компрессор позволяет организовать залатниковое газораспределение таким образом. что увеличиваются (па сравнению с прототипом) сечения окон залотнйков и уменьшаются зазоры между их подвижными и неподвижными элементами.В частности, выполнение торцовых колец с прорезями на наружной поверхности, ограниченными окружностями выступов и впадин ротора, позволяет по крайней мере в два раза увеличить проходное сечение нагнетательных окон золотников по сравнению с прототипом, где радиальный размер окон ограничен начальной окружностью и окружностью впадин ротора. Благодаря этому гаэодинамичйские потери в золотнике предлагаемого компрессора уменьшаются примерно в четыре раза, что способствует повышению КПЕ 1 колярессора.Выполнение нагнетательных окон на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, сопряженной с внешней поверхностью торцовых колец, с осевым размером меньше осевога размера торцовых колец позволяет уменьшить зазоры между подвижными и неподвижными элементами золотников в полтора раза по сравнению с прототипом, поскольку в предлагаемом устройстве ани являются радиальными, а не осевыми, как в прототипе, Уменьшение зазоров в элементах золотников позволяет уменьшить перетечки перекачиваемай среды и тем самым дополнительно повысить КПД компрессора,Таким образом, заявляемое техническое решение соответствуе критерию изобретения "положительный эффект".Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при анализе научно-технической и патентной литературы по данной и смежным областям техники и,следовательно. обеспечивают заявляемому устройству соответствие критерию "существенные отличия",На фиг.1 изображен продольный разрез предлагаемого ротарнога компрессора; на фиг.2 и 3 - разрезы А-А и Б-Б на фиг.1; на фиг,4 и 5 - пример конкретнага исполнения роторного компрессора. В состав предлагаемого роторного ксмпрессора входят корпус 1 с всасывающим окном 2 и нагнетательными окнами 3, рото- ры 4 с выступами и впадинами, торцовые кольца 5, закрепленные на валу 6, с прорезями 7, цилиндрические проставки 8 и уплотнительные проставки Я, закрепленные в корпусе 1 концентрично цилиндрическим проставкам 8. Наружный диаметр торцовых колец 5 равен диаметру расточки корпуса 1. Прорези 7 на торцовых кольцах 5, контактирующих с торцовыми поверхностями ротора 4, выполнены в области впадины ротора. Нагнетательные окна 3 расположены на внутренней поверхности цилиндрической растачки корпуса 1 и сопряжены с наружной поверхностью торцовых колец 5. Осевой размер торцовых колец 5 не меньше осевого размера нагнетательных окон 3,Раторный компрессор работает следующим образом,2003839 5 10 20 30 При вращении роторов 4, установленных на валах 6, перекачиваемая среда, поступающая из всасывающего окна 2, посредством выступов перемещается в пространство между роторами 4 и корпусом 1 в направлении нагнетательных окон 3. В этот период нагнетэтельные окна Э сопряжены с внешней цилиндрической поверхностью торцовых колец 5, что препятствует выходу перекэчиваемой среды через нагнетательные окна 3 наружу. Перетеканию перекачиваемой среды в область всасывания препятствуют установленные с очень малыми радиальными зазорами цилиндрические 8 и уплотнительные 9 проставки, а также роторы 4, Благодаря уменьшению изолированного таким образом пространства выполняется процесс внутреннего сжатия. Сжатие продолжается до тех пор, пока прорези 7 нэ торцовых кольцах 5 не совместятся с нагнетательными окнами 3, после чего сжатая перекачиваемая среда через прорези 7 и окна 3 удаляется из компрессора. При дальнейшем вращении роторов 4 нагнетательные окна 3 вновь перекрываются торцовыми кольцами 5, что препятствует обратному движению сжатой среды. После этого выступы йа роторах входят в область всасывающего окна, ими захватывается перекачиваемая среда и цикл сжатия повторяется,Формула изобретенияРОТОРНЫЙ КОМПРЕССОР, содержащий корпус с цилиндрическими расточками, всасывающим и нэгнетательными окнами, размещенными в нем роторами с выступами и впадинами, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, он снабкен парами торцовых колец, цилиндрических и уплотнительйых простэвок, кольца и цилиндрические проставки закреплены на валах первого и второго роторов соответственно с возможностью контакта их торцовыми поверхностями, уплотнительные Роторный компрессор предлагаемой конструкции может быть выполнен следующим образом (Фиг.4 и 5).Корпус 1 изготовлен из легко прирабатываемого материала, например силумина, Роторы 4 выполнены сборными с целью упрощения технологии их изготовления, В тело ротора 4 вставлен стальной сегмент 10, нэ котором выфрезерованы выступы и впадины, На рабочие поверхности сегментов 10 нанесено твердое покрытие, например сапфир,Кромки всасывающего окна 2 скруглены радиусом не менее 1/3 его высоты. Зубчатые колеса отделены от рабочей полости компрессора уплотнительными узлами 12. Шестерня 11 на ведомом валу 6 выполнена разрезной, что обеспечивает устранение зазоров в зацеплении и предотвращает ударные нагрузки, возникающие иэ-за переменного реактивного момента на валу компрессора. Роторный компрессор предлагаемой25 конструкции обладает нэ 23 большим,чем у прототипа, КПД за счет уменьшениягазодинамических потерь и потерь от внутренних перетечек. 56) Патент Великобритании М 1284553, кл.Р 1 Г, опублик. 1972. проставки закреплены в корпусе и уста 35 новлены концентрично цилиндрическимпроставкам, причем наружный диаметр. торцовых колец равен диаметру расточкикорпуса, в области впадины ротора на наружных поверхностях торцовых колец вы 40 полнены глухие прорези, ограниченныеокружностями выступов и впадин ротора, анэгнетательные окна расположены нэвнутренней поверхности расточки корпусаи сопряжены с наружной поверхностью ,4 о торцовых колец, осевой размер которых нвменьше осевого размера нагнетательныхокон, 2003839