Роторный компрессор

 

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (и) RU (и) 2ОО3839 Cl (51) 5 F64C 38 68 (21) 5004893/29 (22) 08.07.91 (46) 30Л193 Бюл. Na 43-44 (76) Рапопорт ЕМ.; Лазарев ПЯ (73) Рапопорт Ефим Майорович (S4) РО ОРНЫЙ О ПРЕССОР (57) Сущность изобретения: в корпусе с цилиндрическими расточками, всасывающим и нагнетатепьными окнами размещены роторы с выступами и впадинами. Пары торцовых колец, цилиндрических проставок закреплены на валах первого и второго роторов 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. 5 ип.

2003839

Изобретение относится к области компрессоростроения, в частности к роторным компрессорам внутреннего сжатия.

Известно устройство роторного компрессора, содер>кащего корпус, размещенные в нем роторы с выступами и впадинами и торцовую 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, з наружные размеры валов, в свою очередь, ограничены диаметрами внутренних обойм

Ъ 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 про ность валов, что может привести к аварии, а во втором увеличиваются окружные скорости движения элементов подшиг1ников, 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 перекачиваемой среды.

Наиболее близкой к предлзгаемому по технической сущности и достигаемому положитепьному 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 окружностью впадин одного из роторов, Недостатком компрессора данной конструкции является пониженный КПД, обусловленный большим газодинамическим сопротивлением его проточной части и по10 терями, связанными с перетечкой рабочей среды. 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 торцовой крышке, перекрываемого клапаном, не может превышать разности радиусов начальной окружности и впадины ротора, что необходимо для обеспечения герметично2б 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, поЗ0 скольку такое конструктивное изменение влечет за собой соответствующее увеличение объемной подачи компрессора. Таким образом, в этом компрессоре уменьшение газодинамического сопротивления проточ35 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 процесса компрессора. связанная с перетечкой перекачиваемой среды, обусловлена относительно большими осевыми зазорами между элементами золотников. Как показал опыт

46 эксплуатации, осевые зазоры между. роторами, являющимися в конструкции одновременно и золотниковыми распределителями, и корпусом должны быть в полтора раза больше радиальных зазоров.

Целью изобретения является повышение КПД компрессора.

Поставленная цель достигается тем, что в роторный компрессор, содержащий корпус с цилиндрическими pGcTQ÷êàìè. всасы55 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 валах

2003839

1Г

nepeoro 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.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с йрототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается от известного 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 уплотнительных проставок в роторный компрессор позволяет организовать золотниковое газораспределение таким образом. что увеличиваются (по сравнению с прототипом) сечения окон золотнИков 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 аэодинамические потери в золотнике предлагаемого компрессора уменьшаются примерно в четыре раза, что способствует повышению КПД компрессора.

Выполнение нагнетательных окон на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, сопряженной с внешней поверхностью торцовых колец, с осевым размером меньше осевого размера торцовых колец позволяет уменьшить зазоры между подвижными и неподвижными элементами золотников в полтора раза по сравнению с прототипом, поскольку в предлагаемом устройстве они являются радиальными, а не осевыми, как в прототипе. Уменьшение зазоров в элементах золотников позволяет уменьшить перетечки перекачиваемой 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 роторного компрессора; на фиг.2 и 3 — разрезы А-А и Б-Б на фиг.1; на фиг,4 и 5 — пример конкретного исполнения роторного компрессора.

B 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, выгюлнены в области впадины ротора.

Нагнетательные окна 3 расположены на внутренней поверхности цилиндрической расточки корпуса 1 и сопряжены с наружной поверхностью торцовых колец 5. Осевой размер торцовых колец 5 не меньше осевого размера нагнетательных окон 3, Роторный компрессор работает следующим образом, 2003839

10

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. 8 этот период нагнетательные 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 роТорое 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 изобретения

РОТОРНЫИ КОМПРЕССОР, содержащий корпус с цилиндрическими расточками, всасывающим и нагнетательными окнами, размещенными в нем роторами с выступами и впадинами, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, он снабжен парами торцовых колец, цилиндрических и уплотнительйых проставок, 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, на котором выфрезерованы выступы и впадины. На рабочие поверхности сегментов l0 нанесено твердое покрытие, например сапфир, Кромки всасывающего окна 2 скруглены радиусом не менее 1/3 его высоты. Зубчатыв колеса отделены от рабочей полости компрессора уплотнительными узлами 12.

Шестерня lt 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 предлагаемой

25 конструкции обладает нв 2...37 большим, чем у прототипа, КПД за счет уменьшения газодинамических потерь и потерь от внутренних перетечек. (56) Патент Великобритании М 1284553, кл.

F 1 F, опублик. 1972. проставки закреплены в корпусе и уста35 новлены концентрично цилиндрическим проставкам, причем наружный диаметр . торцовых колец равен диаметру расточки корпуса, в области впадины ротора на наружных поверхностях торцовых колец вы40 полнены глухие прорези, ограниченные окружностями выступов и впадин ротора, а нагнетательные окна расположены нв . внутренней поверхности расточки корпуса и сопряжены с наружной поверхностью, 45 торцовых колец, осевой размер которых нв меньше осевого размера нагнетательных окон, 2003839

2003839

2003839

Составитель Е.Рапопорт

Техред M.Mîðlåíòàë Корректор Л.Филь

Редактор Н.Цалихина

Т.и раж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3316

Производственно-издательский комбинат "Патент"; г. Ужгород, ул.Гагарина, 101