Спиральная машина

 

Использование: в компрессорах, газовых моторах и детандерах. Сущность изобретения: в корпусе с кожухом расположены с возможностью взаимодействия неподвижная и подвижная спирали, последняя размещена на эксцентрике вала, установленном на подшипниках и имеющем два противовеса. Один противовес совмещен с валом. В средней части вала выполнены перепускные каналы. Уплотнительное кольцо размещено в зазоре между основанием подвижной спирали и диском с возможностью скольжения. Диск жестко соединен с основанием подвижной спирали. Между спиралями, кожухом и уплотнительным кольцом образована изолированная полость. 5 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к компрессоростроению, и может быть использовано в спиральных компрессорах, работающих без подачи масла в рабочие ячейки спиралей. Изобретение также может быть применено в газовых моторах и расширителях (детандерах).

Известны спиральные машины, содержащие корпус, вал с эксцентриком и противовесом, подвижную и неподвижную спирали, противоповоротное устройство, уплотнение вала, систему смазывания и вспомогательные узлы и детали.

В качестве прототипа выбрана вертикальная спиральная машина, содержащая корпус, установленные в нем подвижную и неподвижную спирали, вал с эксцентриком и противовесом, противоповоротное устройство и систему смазывания, причем масло в необходимых количествах попадает на трущиеся детали и подается в ячейки спиралей, где оно взаимодействует с газом или холодильным агентом.

В холодильных машинах масло покрывает теплообменные поверхности и снижает в 1,5-2 раза коэффициент теплопередачи, что существенно увеличивает массу и габариты теплообменных аппаратов, а также их стоимость. В ряде производств присутствие масла в рабочем веществе не допускается, например, при подаче технологического воздуха в пищевом производстве, в медицине, при перегрузке муки и цемента, в установках разделения воздуха.

Технический результат, который достигается при использовании СПМ, обеспечивается ее работой с отсутствием масла в газе или холодильном агенте, что существенно повышает эксплуатационную эффективность машины, а также возможность ее работы в сальниковом, бессальниковом и герметичном вариантах компрессора.

Для достижения указанных результатов машина, содержащая корпус с кожухом и размещенные в нем неподвижную и подвижную спирали, причем последняя подвижно соединена с эксцентриком вала, установленным в подшипниках и имеющим два противовеса, один из которых совмещен с валом, а также каналы в средней части и противоповоротное устройство, дополнительно снабжена опорным диском и уплотнительным кольцом, последнее размещено в зазоре между подвижной спиралью и диском с возможностью скольжения, а диск жестко соединен с основанием подвижной спирали, при этом между спиралями, кожухом и уплотнительным кольцом образована изолированная полость, уплотнительное кольцо со стороны внутреннего диаметра выполнено с кольцевым радиальным пазом, в котором установлены кольцевые разрезные волнообразные пружины, прижимающие стенки кольца к поверхности основания подвижной спирали и диска, на поверхности уплотнительного кольца нанесена насечка с притупленными вершинами, впадины между вершинами заполнены вязкой антифрикционной пастой, пазы уплотнительного кольца, основания подвижной спирали и диска заполнены вязкой антифрикционной несмачивающейся жидкостью и машина снабжена герметичным змеевиковым маслопроводом, который установлен в изолированной полости, а в основании неподвижной спирали выполнен кольцевой канал, закрываемый крышкой и соединенный посредством перепускных каналов с змеевиковым маслопроводом или каналами для автономного подвода охлаждающей жидкости.

На фиг. 1 представлена спиральная машина, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 1.

Машина состоит из вала 1 с эксцентриком, корпуса 2, кожуха 3, крыльчатки 4 и добавочного противовеса 5 цилиндрической формы, на внешней поверхности которого имеется нарезка, обеспечивающая перемещение масла в требуемом направлении. Условно показанные винты 6 и 26 относятся к системе смазывания и служат для регулирования подачи масла. Плита 7 опирается на корпус 2 через шарики 21 и воспринимает осевую силу, действующую на подвижную спираль 11. К основанию последней жестко присоединен опорный диск 8. В образованный между ними кольцевой радиальный паз 9 входит с возможностью скольжения уплотнительное кольцо 10, также имеющее со стороны своего внутреннего диаметра кольцевой радиальный паз (см. фиг. 3) со скруглением в глубине. Внутри паза помещаются кольцевые разрезные волнообразные пружины 29 и 30. Они разжимают стенки уплотнительного кольца 10, прижимая их тем самым к поверхности в основании подвижной спирали 11 и подплатформенного диска 8. Сила прижатия регулируется выбором жесткости пружин 29, 30. Со стороны внешнего диаметра уплотнительное кольцо 10 жестко присоединено к корпусу 2 через промежуточное кольцо и опорный диск 7. Над подвижной спиралью 11 основанием вверх установлена неподвижная спираль 13, жестко присоединенная к корпусу 2 с помощью болтов 14 и уплотненная по внешней окружности основания относительно кожуха 3. Гребни подвижной 11 и неподвижной 13 спиралей образуют рабочие ячейки. Таким образом уплотнительное кольцо 10, корпус 2, кожух 3, основания подвижной 11 и неподвижной 13 спиралей образуют изолированную полость, в которой и помещаются рабочие ячейки спиралей 11, 13. За счет этого обеспечивается отсутствие масла в рабочем веществе машины. На внешние поверхности трения уплотнительного кольца 10 со стороны его внутреннего диаметра нанесена насечка с притупленными вершинами, а впадины между вершинами заполнены вязкой антифрикционной пастой. Возможно применение уплотнительного кольца 10 с гладкими поверхностями трения. Само уплотнительное кольцо 10 может быть изготовлено из достаточного упругого, прочного, теплостойкого и антифрикционного материала, например композита, на основе сополимера формальдегида ФДЕМ-БС, капролона, бронзы и других металлов.

Система смазывания включает в себя разборный змеевиковый маслопровод (12, 18, 19, 20) и в неподвижной спирали 13 масляные каналы 15, 17 (образованные крышкой 16), 24, 25, 27, 28, а также маслонагнетающие элементы: крыльчатку 4 и шнековую нарезку на боковой наружной поверхности противовеса 5. В эту же систему включены соединительные емкости В и Д и им симметричные, не обозначенные на чертеже.

Змеевиковый маслопровод 19 расположен в области всасывания компрессора (в детандере в области отвода рабочего вещества), что позволяет отводить теплоту от нагретого масла.

Один из способов достижения герметичности уплотнения состоит в том, что в пространство внутри пазов заполняется вязкой антифрикционной несмачивающей жидкостью, которая во время работы будет слегка "перекатываться".

В целях устранения массообмена между изолированным пространством и остальной частью компрессора при компримировании или расширении (в детандерах) некоторых рабочих веществ, например воздуха или нейтральных газов, между ними может быть установлен уравнительный клапан.

При вращении вала 1 благодаря эксцентрику и противоповоротному устройству (детали 21, 22, 23), подвижная спираль 11 совершает орбитальное движение, при котором объем ячеек, образованных подвижной 11 и неподвижной 13 спиралями, уменьшается от периферии спиралей к их центру, сжимая при этом заключенный в них газ. При достижении расчетного давления внутреннего сжатия газ вытесняется через окно нагнетания в неподвижной спирали 13.

Поддержание температуры масла в машине на необходимом уровне достигается соответствующим устройством системы смазывания и ее регулировкой. В герметичных и бессальниковых компрессорах охлажденное масло проходит по каналам 15, трубкам 12 и далее омывает детали электродвигателя (не показан), охлаждая их. Затем масло насосом подается через каналы в корпусе 2 (на фиг. 1 справа), соединительные емкости В и Д в герметичный змеевиковый маслопровод 19, где оно охлаждается. После этого через каналы 15, 17 поступает в трубки 12 и вертикальные каналы в корпусе 2 (на фиг. 1 слева) на электродвигатель и слив. Части неподвижной спирали 13, подверженные влиянию повышенных температур, охлаждаются маслом, проходящим через ее внутренние каналы 15, 17.

Формула изобретения

1. СПИРАЛЬНАЯ МАШИНА, содержащая корпус с кожухом, расположенные в нем с возможностью взаимодействия неподвижную и подвижную спирали, последняя размещена на эксцентрике вала, установленном в подшипниках и имеющем два противовеса, один из которых совмещен с валом, перепускные каналы в средней части вала и противоповоротное устройство, отличающаяся тем, что машина снабжена опорным диском и уплотнительным кольцом, последнее размещено в зазоре между основанием подвижной спирали и диском с возможностью скольжения, а диск жестко соединен с основанием подвижной спирали, при этом между спиралями, кожухом и уплотнительным кольцом образована изолированная полость.

2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что уплотнительное кольцо со стороны внутреннего диаметра выполнено с кольцевым радиальным пазом, в котором установлены кольцевые разрезные волнообразные пружины, прижимающие стенки кольца к поверхности основания подвижной спирали и диска.

3. Машина по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что на поверхность уплотнительного кольца нанесена насечка с притупленными вершинами, а впадины между вершинами заполнены вязкой антифрикционной пастой.

4. Машина по пп. 1 - 3, отличающаяся тем, что пазы уплотнительного кольца, основания подвижной спирали и диска заполнены вязкой антифрикционной несмачивающейся жидкостью.

5. Машина по пп. 1 - 4, отличающаяся тем, что она снабжена герметичным змеевиковым маслопроводом, который установлен в изолированной полости.

6. Машина по пп. 1 - 5, отличающаяся тем, что в основании неподвижной спирали выполнен кольцевой канал, закрываемый крышкой и соединенный посредством перепускных каналов с змеевиковым маслопроводом или каналами для автономного подвода охлаждающей жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3