Спиральная машина



Спиральная машина
Спиральная машина
Спиральная машина

 


Владельцы патента RU 2550225:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КНИТУ") (RU)
Открытое акционерное общество "Вакууммаш" (ОАО "Вакууммаш") (RU)

Изобретение относится к области вакуумного машиностроения и компрессоростроения и может быть использовано в спиральных вакуумных насосах, воздушных и холодильных компрессорных машинах для повышения удельных характеристик. Спиральная машина содержит пару спиральных элементов, каждый из которых включает торцевой диск и спираль. Один из спиральных элементов выполнен с возможностью движения с эксцентриситетом е относительно другого, выполненного неподвижным. Спиральные элементы в сборе образуют, по крайней мере, пару замкнутых пространств между собой. Угол закрутки спирали неподвижного спирального элемента больше угла закрутки спирали подвижного спирального элемента на 180 градусов. Центр торцевого диска подвижного спирального элемента смещен от центра спирали в направлении внешнего конца спирали и перпендикулярно этому направлению в сторону периферийного витка спирали, а его диаметр имеет величину, определяемую по расчетной формуле. Изобретение направлено на повышение удельных характеристик спиральной машины за счет снижения размеров корпуса спиральной машины при сохранении производительности. 3 ил.

 

Изобретение относится к области вакуумного машиностроения и компрессоростроения и может быть использовано в спиральных вакуумных насосах, воздушных и холодильных компрессорных машинах для повышения удельных характеристик.

Задача повышения удельных характеристик вакуумных насосов и компрессоров актуальна и может быть решена путем снижения габаритных размеров и массы устройства при сохранении производительности.

Известна спиральная машина, которая может работать как насос или компрессор, состоящая из цилиндрического корпуса и двух спиральных элементов: подвижного и неподвижного (патент US №4303379, F04C 18/00, 1981). Каждый спиральный элемент состоит из торцевого диска и собственно спирали. Спирали подвижного и неподвижного спиральных элементов имеют одинаковую длину, торцевой диск подвижного спирального элемента имеет диаметр 2R-e (где R - расстояние от центра до конца спирали, е - эксцентриситет), а центр торцевого диска подвижного спирального элемента смещен от центра подвижной спирали к внешнему концу подвижной спирали на е/2, чтобы тем самым уменьшить диаметр цилиндрического корпуса компрессора. Если дополнительно центр неподвижной спирали смещен от центра цилиндрического корпуса машины к внешнему концу неподвижной спирали на е/2, то диаметр цилиндрического корпуса машины может быть сведен, как минимум, к величине 2R+e.

Недостатком данного технического решения является то, что при минимальном диаметре цилиндрического корпуса неподвижная спираль периодически выходит из контакта с торцевым диском подвижного спирального элемента, что приводит к снижению производительности и степени сжатия за счет увеличения перетеканий и возможного повреждения торцевого уплотнителя, размещенного на торце неподвижной спирали.

Известна спиральная машина, содержащая цилиндрический корпус с расположенными в нем двумя спиральными элементами, каждый из которых состоит из торцевого диска и эвольвентной спирали, причем спирали имеют одинаковые высоту, толщину и количество витков, один из спиральных элементов жестко закреплен в корпусе, другой вставлен в неподвижный спиральный элемент с возможностью совершения орбитального движения с эксцентриситетом относительно неподвижного спирального элемента, торцевой диск подвижного спирального элемента имеет минимальный диаметр d0=2R+e (R - расстояние от центра до конца спирали, e - эксцентриситет), и его центр смещен относительно центра подвижной спирали на e/2 к внешнему концу подвижной спирали, а центр корпуса смещен относительно центра неподвижной спирали на e/2 к внешнему концу неподвижной спирали (патент US №4304535, F04C 18/02, 1981).

Спирали данной машины имеют одинаковую длину, что не позволяет уменьшить диаметр корпуса при сохранении производительности.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является спиральная машина, содержащая пару спиральных элементов, каждый из которых, включает торцевой диск и спираль, один из спиральных элементов выполнен с возможностью движения с эксцентриситетом е относительно другого, выполненного неподвижным, спиральные элементы в сборе образуют между собой по крайней мере пару замкнутых пространств, угол закрутки спирали неподвижного спирального элемента, больше угла закрутки спирали подвижного спирального элемента на 180 градусов (патент US №4417863, F01C 1/02, 1981).

Однако за счет того что центр торцевого диска подвижного спирального элемента совпадает с центром спирали, невозможно уменьшить габаритные размеры машины при сохранении производительности.

Задачей изобретения является повышение удельных характеристик спиральной машины за счет снижения размеров корпуса спиральной машины при сохранении производительности.

Решение поставленной задачи достигается спиральной машиной, содержащей пару спиральных элементов, каждый из которых, включает торцевой диск и спираль, один из спиральных элементов выполнен с возможностью движения с эксцентриситетом е относительно другого, выполненного неподвижным, спиральные элементы в сборе образуют между собой по крайней мере пару замкнутых пространств, угол закрутки спирали неподвижного спирального элемента больше угла закрутки спирали подвижного спирального элемента на 180 градусов, центр торцевого диска подвижного спирального элемента смещен от центра спирали на расстояние πrБ/2 в направлении внешнего конца спирали и на расстояние πrБ/4 перпендикулярно этому направлению в сторону периферийного витка спирали, диаметр торцевого диска подвижного спирального элемента имеет величину 2(R0+2πrБ-πrБ/2(1-0.14/n-0.54/n2+0.012/n3)), где R0 - расстояние от центра до конца внутренней стенки подвижной спирали, n - число витков подвижной спирали, rБ - радиус базовой окружности.

Решение задачи обеспечивает уменьшение габаритов корпуса машины по сравнению с прототипом при сохранении производительности.

Изобретение поясняется следующими чертежами:

на фиг.1 показаны взаимные положения подвижного 1 и неподвижного 2 спиральных элементов в предлагаемой машине, где d - диаметр торцевого диска подвижного спирального элемента, D - диаметр торцевого диска неподвижного спирального элемента (расточки корпуса);

на фиг.2 показано построение основания подвижного спирального элемента, где O - центр спирали, O′ - центр торцевого диска, 1 - подвижная спираль, 1′ - внутренняя стенка подвижной спирали, продленная на один оборот, 2 - торцевой диск подвижного спирального элемента;

на фиг.3 представлена схема предлагаемой спиральной машины.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Спираль неподвижного спирального элемента, как и в прототипе, выполнена на 180 градусов длиннее спирали подвижного спирального элемента (фиг. 1). Это обеспечивает увеличение суммы отсеченных объемов и более полное использование рабочего пространства. Производительность спиральной машины определяется геометрией спиралей. В предлагаемой спиральной машине геометрия спиралей (высота, толщина, радиус базовой окружности и т.п.) по сравнению с прототипом остается неизменной, что обеспечивает сохранение производительности.

Для установки неподвижного спирального элемента в корпусе машины выполняется цилиндрическая расточка с диаметром, равным диаметру торцевого диска неподвижного спирального элемента D. Диаметр цилиндрической расточки корпуса машины D связан с диаметром торцевого диска подвижного спирального элемента d соотношением D=d+2e. Уменьшение диаметра торцевого диска подвижного спирального элемента позволит уменьшить диаметр корпуса.

Окружность торцевого диска подвижного спирального элемента строится исходя из условия отсутствия выхода торцевого уплотнителя неподвижного спирального элемента из контакта с торцевым диском подвижного спирального элемента при движении спиральных элементов. Из построения спиральных элементов следует, что траектория торцевого уплотнителя неподвижного элемента, спроецированная на торцевой диск подвижной спирали ограничена внутренней стенкой подвижной спирали, продолженной на один оборот 1′ (фиг. 2). Следовательно, окружность торцевого диска 2 должна быть описана вокруг кривой 1′. Была разработана программа, реализующая алгоритм поиска описанной окружности торцевого диска минимального диаметра для используемых в промышленности параметров спирали. Программа проводит построения множества окружностей торцевого диска с произвольными смещениями и диаметрами, удовлетворяющие перечисленным выше условиям. Из построенного множества выбираются окружности с минимальным диаметром. В результате статистической обработки данной выборки были получены формулы, для вычисления величины и направления смещения центра торцевого диска, при которых достигается минимальный диаметр основания подвижного спирального элемента и формула расчета диаметра торцевого диска.

Расчеты показали, что наибольшее уменьшение диаметра корпуса машины возможно при условии смещения центра торцевого диска подвижного спирального элемента О′ от центра спирали О на расстояние πrБ/2 в направлении внешнего конца спирали и на расстояние πrБ/4 перпендикулярно этому направлению в сторону периферийного витка спирали, где rБ - радиус базовой окружности (фиг. 2) и диаметре торцевого диска подвижного спирального элемента, равном

2(R0)+2πrБ-πrБ/2(1-0.14/n-0.54/n2+0.012/n3)), где R0 - расстояние от центра до конца внутренней стенки спирали, n - число витков спирали. Тогда, как в прототипе, рассчитанный минимальный диаметр составляет 2(R0+2πrБ.).

Минимальный диаметр цилиндрической расточки корпуса предлагаемой машины в зависимости от числа витков неподвижной спирали меньше диаметра цилиндрической расточки корпуса прототипа при одинаковой производительности на πrБ (1-0.14/n-0.54/n2+0.012/n3), что составляет 2-8% для используемых в промышленности параметров спиралей.

Очевидно, что для обеспечения возможности движения подвижного спирального элемента центр торцевого диска неподвижного спирального элемента должен быть смещен от центра спирали неподвижного спирального элемента так, чтобы при совмещении центров спиралей он совпадал с центром торцевого диска подвижного спирального элемента.

Заявленный технический результат обеспечивается как для спиральной машины, в которой неподвижный спиральный элемент выполнен отдельно и закреплен в цилиндрической расточке корпусе, так и для спиральной машины, в которой неподвижный спиральный элемент выполнен заодно с корпусом. Основным преимуществом спирали, выполненной заодно с корпусом являются меньшие тепловые деформации за счет более интенсивного теплоотвода.

На фиг. 3 показана схема предлагаемой спиральной машины, в которой неподвижная спираль выполнена заодно с корпусом.

Спиральная машина содержит корпус 1 с выполненной в нем цилиндрической расточкой, внутри которой находится неподвижная спираль, составляющая с корпусом единое целое. Подвижный спиральный элемент 2 состоит из торцевого диска и спирали. Свободными концами спирали вставлены одна в другую. На торцах спиралей расположены торцевые уплотнители 3, которые практически упираются в поверхности торцевых дисков ответных спиральных элементов, снижая тем самым обратные перетекания через торцевой зазор. В качестве базовой кривой спиралей используется эвольвента. Спираль неподвижного спирального элемента на 180 градусов длиннее спирали подвижного спирального элемента (фиг. 1). Подвижный спиральный элемент насажен на эксцентриковый вал 4 и совершает орбитальное движение относительно неподвижной спирали. Для устранения дисбаланса на эксцентриковом валу также размещен балансир 5.

В корпусе со стороны подвижного спирального элемента 2 установлено противоповоротное устройство 6 для предотвращения поворота подвижного спирального элемента 2 относительно его геометрической оси. В верхней части корпуса в секторе между концами спиралей расположен всасывающий патрубок 7, а в центре цилиндрической расточки корпуса выполнено отверстие нагнетания.

Спиральная машина работает следующим образом. Всасывание осуществляется через патрубок 7. При орбитальном движении подвижного спирального элемента 2 относительно неподвижной спирали (корпуса) 1 между спиралями образуются две замкнутые полости. Сжатие и перемещение газа со стороны всасывания в сторону нагнетания происходит благодаря уменьшению объемов замкнутых полостей. В определенный момент происходит объединение замкнутых полостей друг с другом и вытеснение сжимаемой среды через нагнетательное отверстие.

В предлагаемой спиральной машине для используемых в промышленности параметров спирали диаметр корпуса на 2-8% меньше диаметра корпуса прототипа, а следовательно, спиральная машина имеет по сравнению с прототипом более высокие удельные характеристики.

Спиральная машина, содержащая пару спиральных элементов, каждый из которых включает торцевой диск и спираль, один из спиральных элементов выполнен с возможностью движения с эксцентриситетом е относительно другого, выполненного неподвижным, спиральные элементы в сборе образуют, по крайней мере, пару замкнутых пространств между собой, угол закрутки спирали неподвижного спирального элемента больше угла закрутки спирали подвижного спирального элемента на 180 градусов, отличающаяся тем, что центр торцевого диска подвижного спирального элемента смещен от центра спирали на расстояние πrБ/2 в направлении внешнего конца спирали и на расстояние πrБ/4 перпендикулярно этому направлению в сторону периферийного витка спирали, а его диаметр имеет величину 2(R0+2πrБ-πrБ/2(1-0.14/n-0.54/n2+0.012/n3)), где R0 - расстояние от центра спирали до конца внутренней стенки подвижной спирали, n - число витков подвижной спирали, rБ - радиус базовой окружности.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области вакуумного машиностроения и компрессоростроения и может быть использовано в спиральных вакуумных насосах, воздушных и холодильных компрессорных машинах для улучшения удельных характеристик.

Изобретение относится к спиральному компрессору, предназначенному для сжатия хладагента, используемому в устройствах с холодильным циклом. .

Изобретение относится к способу изготовления ползуна компрессора и компрессору, который включает в себя ползун, изготовленный путем этого способа. .

Изобретение относится к компрессионному механизму и спиральному компрессору. .

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано в спиральных машинах с регулированием производительности и спиральных машинах с разгруженным пуском.

Изобретение относится к компрессоростроению. .

Изобретение относится к многоосному ротационному вакуумному насосу. .

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано в спиральных машинах, в особенности спиральных компрессорах "сухого" сжатия. .

Изобретение относится к области компрессоростроения, а конкретно к испарительным системам охлаждения, например, спиральных компрессоров. .

Изобретение относится к компрессору, в частности к уплотнительному узлу компрессора. Компрессор имеет корпус, первый и второй спиральные элементы и уплотнительный узел. Корпус ограничивает первую и вторую области давления. Первый спиральный элемент имеет первую концевую пластину, ограничивающую камеру. Уплотнительный узел окружает нагнетательный канал и непроницаемо для текучей среды изолирует первую и вторую области давления друг от друга. Уплотнительный узел имеет первый и второй уплотняющие элементы. Первый уплотняющий элемент предотвращает сообщение между камерой и второй областью давления, когда первое давление текучей среды во второй области давления превышает второе давление текучей среды в камере. Первый уплотняющий элемент создает путь утечки, когда первое давление текучей среды является более низким, чем второе давление текучей среды. Второй уплотняющий элемент непроницаемо для текучей среды изолирует камеру и вторую область давления, когда первое давление текучей среды является более низким, чем второе давление текучей среды. Изобретение направлено на обеспечение эффективной и надежной работы компрессора. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к компрессору и кожуху для электрических компонентов, связанных с компрессором. Кожух 112 электрического компонента компрессора 10 содержит основание, крышку и ограждение. Основание образовано двумя поверхностями с отверстием, проходящим через поверхности. Крышка соединена с основанием. Крышка и основание определяют корпус электрического компонента. Ограждение, по меньшей мере, частично окружает клеммную коробку компрессора 10. Изобретение направлено на повышение герметичности кожуха. 4 н. и 26 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к спиральным компрессорам, включающим в себя механизмы промежуточного впрыска, и, в частности, к конструкции для увеличения интенсивности потока впрыска. Спиральный компрессор для промежуточного впрыска имеет канал (55) для впрыска, расположенный таким образом, что канал (55) для впрыска сообщается с камерой (35а, 35b) сжатия непосредственно после того, как ее всасывающий канал был полностью закрыт. Оболочка (42) орбитальной стороны имеет толстый участок, включающий в себя увеличивающийся участок толщины зубца, толщина зубца которого увеличивается от начала закручивания к концу закручивания, и уменьшающийся участок толщины зубца, толщина зубца которого уменьшается от увеличивающегося участка толщины зубца к концу закручивания, тем самым увеличивая диаметр канала (55) для впрыска в соответствии с толстым участком. Таким образом, интенсивность потока впрыска может быть увеличена, и ухудшение эффективности компрессора и увеличения размера и стоимости механизма сжатия могут быть уменьшены. 5 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к компрессору. В компрессоре (1) согласно изобретению предотвращается протечка смазочного масла из нижнего конца подшипника (3) и его вытекание из кожуха (5). Компрессор (1) включает в себя механизм (7) сжатия, приводной вал (11), подшипник (3) для приводного вала (11) и канал (29) для подачи масла, выполненный с возможностью подачи смазочного масла в зазор между приводным валом (11) и подшипником (3). Приводной вал (11) включает в себя часть (11f) вала большого диаметра, удерживаемую подшипником (3), и часть (11g) вала малого диаметра, соединенную с нижней концевой частью части (11f) вала большого диаметра. Уплотнительная часть (10), сконфигурированная для уменьшения или предотвращения утечки масла из подшипника (3), включает в себя принимающую масло поверхность (26), обращенную к круговой ступенчатой поверхности (12), сформированной на границе между частью (11f) вала большого диаметра и частью (11g) вала малого диаметра, и отделенную от ступенчатой поверхности (12) зазором. Изобретение направлено на предотвращение утечки смазочного масла, подаваемого к подшипнику, из нижнего конца подшипника и вытекание масла из кожуха. 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к спиральному компрессору. Спиральный компрессор (1) снабжен двумя уравновешивающими грузами (81, 82) для уравновешивания центробежной силы подвижной улитки (31) во время вращения и тремя уравновешенными грузами (91, 92, 93), препятствующими деформации, для препятствования деформации коленчатого вала (40), которая возникает при уравновешивании центробежной силы подвижной улитки (31) и центробежной силы уравновешивающих грузов (81, 82). Изобретение препятствует снижению несущей способности во время высокоскоростного вращения, препятствуя деформации коленчатого вала, которая возникает при уравновешивании центробежной силы подвижной улитки во время вращения. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области вакуумного машиностроения и компрессоростроения и может быть использовано в спиральных вакуумных насосах, воздушных и холодильных компрессорных машинах. Безмасляная спиральная машина содержит установленные на вращающемся валу подвижный спиральный элемент с двумя эвольвентными спиралями, выступающими по разные стороны из основания перпендикулярно ему, образующими с каждой из сторон эвольвентную расточку, и выполненный с возможностью орбитального движения, и пару неподвижных спиральных элементов, каждый из которых имеет спираль, выступающую из основания и сопряженную с соответствующей спиралью подвижного спирального элемента. Эвольвентные расточки подвижного элемента в сборе со спиралями неподвижных элементов образуют рабочие камеры. Контур сечения концевого участка спирали неподвижного спирального элемента выполнен совокупностью двух дуг окружностей, соединяющих внешнюю и внутреннюю эвольвенты. Выпуклая дуга, касательная к внешней эвольвенте, и вогнутая дуга, касательная к выпуклой дуге и внутренней эвольвенте выполнены по определенным зависимостям. Изобретение позволяет увеличить продолжительность сжатия, что уменьшит перетекания и, как следствие, повысит степень сжатия, снизит остаточное давление при сохранении надежности машины. 4 ил.

Изобретение относится к области вакуумного машиностроения и компрессоростроения и может быть использовано в спиральных вакуумных насосах, воздушных и холодильных компрессорных машинах. Безмасляная спиральная машина содержит установленные на вращающемся валу подвижный спиральный элемент с двумя эвольвентными спиралями и пару неподвижных спиральных элементов. На торцевой поверхности каждой спирали имеется прямоугольная канавка с уплотнителем, огибающая вал и концевой участок спирали подвижного элемента. Концевой участок спирали каждого неподвижного элемента образован дугами двух касающихся окружностей таким образом, что его толщина больше, чем толщина остальной части спирали. Канавка с уплотнителем расположена вдоль внешней границы торцевой поверхности спирали. Выхлопное отверстие выполнено внутри утолщенного концевого участка спирали неподвижного элемента таким образом, что уплотнитель подвижного элемента при его движении не пересекает отверстие выхлопа. В эвольвентной расточке подвижного элемента над выхлопным отверстием расположено сквозное отверстие так, что при движении подвижного элемента уплотнитель неподвижного элемента не пересекает его. Изобретение направлено на увеличение срока службы подшипникового узла за счет обеспечения его герметичности и уменьшение износа уплотнителя. 6 ил.

Изобретение относится к спиральным компрессорам. Спиральный компрессор (1) включает в себя груз (81, 82, 83) для уменьшения вызываемой текучей средой деформации, который уменьшает деформацию коленчатого вала (40) в направлении нагрузки от текучей среды. Груз (81, 82, 83) для уменьшения вызываемой текучей средой деформации включает в себя верхний груз (81) для уменьшения вызываемой текучей средой деформации, центр тяжести которого расположен на расстоянии от центра оси основного вала (41) в направлении, противоположном направлению нагрузки от текучей среды, средний груз (82) для уменьшения вызываемой текучей средой деформации, центр тяжести которого расположен на расстоянии от центра оси основного вала (41) в том же направлении, что и направление нагрузки от текучей среды, и нижний груз (83) для уменьшения вызываемой текучей средой деформации, центр тяжести которого расположен на расстоянии от центра оси основного вала (41) в направлении, противоположном направлению нагрузки от текучей среды. Верхний, средний и нижний грузы (81, 82, 83) для уменьшения вызываемой текучей средой деформации уравновешены друг другом. Изобретение направлено на уменьшение степени временного сопротивления подшипника в случае, когда давление текучей среды является высоким. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

Группа изобретений относится к компрессору, используемому в автомобильных кондиционерах или бытовых кондиционерах, и, в частности, к спиральному компрессору. Спиральный компрессор 1 поддерживается с возможностью скольжения посредством подшипника скольжения с вращающимся валом 3, установленным в корпусе 2. Компрессор использует подшипник скольжения, образованный спеканием на металле подкладки слоя скольжения, в котором графит, имеющий высокую степень графитизации и определенную форму, диспергирован в полимере. Группа изобретений направлена на повышение долговечности и облегчение компрессора, понижение шума. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 табл., 9 ил.

Группа изобретений относится к спиральным компрессорам и, в частности, к уплотняющей конструкции упорной поверхности скольжения между неподвижной спиралью и орбитальной спиралью. В спиральном компрессоре, в котором прижимающее усилие орбитальной спирали к неподвижной спирали регулируется посредством смазочной канавки (81), образованной в упорной поверхности скольжения между подвижной концевой пластиной (51) и неподвижной концевой пластиной, по меньшей мере в области, служащей в качестве пространства (50 L) всасывания текучей среды во внешнем периферийном участке компрессионной камеры (50), длина (L1) внешнего уплотнения от внешнего периферийного края смазочной канавки (81), образованной в упорной поверхности (80) скольжения, до внешнего края (86) подвижной концевой пластины (51) меньше, чем длина (L2) внутреннего уплотнения от внутреннего периферийного края смазочной канавки (81) до периферийного края компрессионной камеры (50). Группа изобретений позволяет уменьшить переворачивание орбитальной спирали и уменьшить отказы уплотнения и смазки, когда пространство обратного давления вокруг орбитальной спирали находится под действием усилия промежуточного давления или высокого давления. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 11 ил.
Наверх