Роторно-поршневой компрессор

 

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано в различных областях техники. Компрессор содержит корпус, в котором размещен ротор с поршнями, снабженными штоками. Перемещение поршней осуществляется с помощью силового механизма, состоящего из ведущей и ведомых шестерен с кривошипами, которые шатунами соединены с поршнями. Привод ротора осуществляется с помощью жестко соединенного с ним вала. В корпусе выполнены впускные и нагнетательные окна. Увеличивается долговечность ротационных компрессоров и повышаются их технико-экономические показатели. 1 ил.

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано в различных областях техники, преимущественно в двигателях внутреннего сгорания.

Известны ротационно-пластинчатые компрессоры, вытеснителем у которых являются пластины, перемещающиеся в пазах ротора (подвижного замыкателя). Пластины при вращении ротора под действием центробежных сил находятся в постоянном контакте с рабочей поверхностью корпуса (неподвижного замыкателя). Каждая пара пластин образует изменяющуюся полость, в результате чего осуществляется рабочий процесс компрессора.

Однако ротационно-пластинчатые компрессоры имеют недостатки. Рабочие пластины у них по причине интенсивного перемещения в пазах и по поверхности корпуса значительно изнашиваются, что отрицательно влияет на долговечность компрессора. По этой же причине и большим потерям мощности на трение пластин ограничивается величина развиваемого давления газа.

Кроме этого, инерционные силы, возникающие при движении пластин, не поддаются уравновешиванию, что ограничивает быстроходность компрессора. По указанным причинам ротационно-пластинчатые компрессоры имеют худшие технико-экономические показатели, чем поршневые.

Изобретение направлено на повышение долговечности и технико-экономических показателей ротационно-поршневого компрессора.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в корпусе с впускными и нагнетательными окнами размещен ротор, в котором по периферии расположены поршни, снабженные штоками и втулками, которые выполнены из антифрикционного материала, а силовой механизм, размещенный в центральной его части, состоит из неподвижной ведущей шестерни, жестко посаженной в корпус, и подвижных ведомых шестерен с кривошипами, установленными в роторе, которые в свою очередь соединены посредством шатунов с поршнями, при этом количество поршней выполнено четным, а соотношение диаметров ведущей и ведомых шестерен силового механизма равно количеству рабочих циклов, совершаемых поршнем за один оборот ротора.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый роторно-поршневой компрессор отличается тем, что вместо пластин ротор компрессора снабжен поршнями, перемещение которых осуществляется с помощью силового механизма.

При таком конструктивном решении ротационо-поршневого компрессора исключается постоянный контакт с рабочей поверхностью корпуса и его поверхность не изнашивается так интенсивно, что повышает его долговечность, вследствие этого потеря мощности значительно уменьшается, а следовательно, повышаются его технико-экономические показатели.

На чертеже представлен общий вид роторно-поршневого компрессора.

Роторно-поршневой компрессор содержит корпус 1 с впускными 11 и нагнетательными 12 окнами, в котором размещен ротор 2. В роторе 2 по его периферии расположены поршни 3, снабженные штоками 4 и втулками 5, выполненными из антифрикционного материала. В центральной части ротора размещен силовой механизм, предназначенный для перемещения поршней 3. Силовой механизм состоит из неподвижной ведущей шестерни 6, жестко посаженной в корпусе 1, и подвижных ведомых шестерен 7 с кривошипами 8. Кривошипы 8 соединены посредством шатунов 9 с поршнями 3. Для обеспечения уравновешенности шатунно-поршневой системы количество поршней 3 выполнено четным. Соотношение диаметров ведущей неподвижной шестерни 6 и ведомых шестерен 7 равно количеству рабочих циклов, совершаемых поршнем за один оборот ротора 2.

Привод ротора осуществляется через вал 10.

Компрессор работает следующим образом. При вращении ротора 2 ведомые шестерни 7 обкатываются по находящейся с ними в зацеплении ведущей шестерне 6, с помощью кривошипа 8 и шатуна 9 перемещают поршни 3 в возвратно- радиальном направлении. Изменение надпоршневого объема используется для организации рабочего процесса компрессора.

При перемещении поршня 3 к центру ротора в момент совпадения надпоршневого пространства с впускным окном 11 за счет разрежения всасывается газ. При дальнейшем вращении ротора поршень 3 перемещается к периферии ротора 2 и сжимает газ. В момент совпадения нагнетательного окна 12 с надпоршневым пространством происходит выталкивание газа и завершается рабочий цикл. Всасывание газа продолжается до момента прихода поршня 3 в нижнюю мертвую точку. При дальнейшем вращении ротора 2 окно 11 перекрывается последним, прекращается всасывание газа и поршень 3 перемешается к периферии ротора 2 (к верхней мертвой точке). Находящийся в надпоршневом объеме газ при этом сжимается. В момент совпадения окна 12 с надпоршневым пространством происходит выталкивание газа и завершается рабочий цикл. Для четырехпоршневого компрессора его продолжительность соответствует времени поворота ротора на 90^o. При дальнейшем повороте ротора через каждые 90^o происходит всасывание и нагнетание газа. Подпоршневой объем используется для охлаждения ротора и поршней поступающим воздухом через окна 13 и 14, размещенные в боковых поверхностях корпуса 1 и ротора 2. Охлаждение корпуса может быть как воздушным, так и жидкостным.

Применение предлагаемого роторно-поршневого компрессора позволяет повысить его долговечность и технико-экономические показатели.

Формула изобретения

Роторно-поршневой компрессор, содержащий корпус с впускными и нагнетательными окнами, в котором размещен ротор, отличающийся тем, что в роторе по его периферии расположены поршни, снабженные штоками и втулками, выполненными из антифрикционного материала, силовой механизм, размещенный в центральной его части, состоит из неподвижной ведущей шестерни, жестко посаженной в корпус, и подвижных ведомых шестерен с кривошипами, которые, в свою очередь, соединены посредством шатунов с поршнями, при этом количество поршней четное, а соотношение диаметров ведущей и ведомой шестерен силового механизма равно количеству рабочих циклов, совершаемых поршнем за один оборот ротора.

РИСУНКИ

Рисунок 1