Винтовой компрессор

Изобретение относится к области компрессоростроения, а именно к винтовым компрессорам малой производительности. Винтовой компрессор содержит корпус 1 с рабочей камерой, установленные в корпусе 1 ведущий ротор 2 и ведомый ротор, находящиеся в зацеплении с возможностью вращения на опорных подшипниках качения 4, 5 элементы компенсации осевых газовых сил, состоящие, по меньшей мере, из двух радиально-упорных подшипников качения 6, 7 с осевым предварительным натягом, и элементы компенсации радиальных газовых сил, выполненных в виде дополнительных подшипников качения 9, 10. Каждый из подшипников 9, 10 установлен в дополнительной расточке корпуса 1 с возможностью перемещения подшипника в сторону, противоположную действию радиальных газовых сил. Между корпусом 1 и наружной обоймой каждого из подшипников 9, 10 образована нагрузочная полость, сообщенная с источником давления со стороны, противоположной действию радиальных газовых сил. Изобретение направлено на повышение надежность работы, долговечность и КПД винтового компрессора. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области компрессоростроения, а именно к винтовым компрессорам малой производительности, работающим на больших перепадах давления.

Известен винтовой компрессор, содержащий корпус с рабочей камерой и полостями для всасывания и нагнетания газа, ведущий и ведомый роторы, находящиеся в зацеплении и вращающиеся на опорных подшипниках скольжения, элементы компенсации осевых сил, состоящие из радиально-упорных подшипников качения и вращающихся с небольшим зазором в корпусе компрессора разгрузочных поршней, расположенных между опорными подшипниками скольжения и радиально-упорными подшипниками качения. Нагрузочные полости перед нагрузочными поршнями сообщены с источником давления и расположены противоположно действию осевых газовых сил [Двухроторные винтовые и прямозубые компрессоры. Теория, расчет и проектирование И.Г. Хисамеев, В.А. Максимов. Издательство «ФЭН», Казань, 2000 г. - С. 21, 22].

Недостатком известного технического решения является небольшая сила осевой разгрузки в результате действия давления на небольшую кольцевую поверхность разгрузочных поршней, ограниченная малыми диаметрами шеек роторов под опорными подшипниками скольжения.

Известен винтовой компрессор, содержащий корпус с рабочей камерой и полостями для всасывания и нагнетания газа, ведущий и ведомый роторы, находящиеся в зацеплении и вращающиеся на опорных подшипниках скольжения, элементы компенсации осевых сил, состоящие из радиально-упорных подшипников качения и вращающихся с небольшим зазором в корпусе компрессора разгрузочных поршней, расположенных на консолях роторов в нагрузочных полостях с обеспечением действия давления на полную их круговую рабочую поверхность противоположно действию осевых газовых сил [RU 2446314, опубл. 27.03.2012].

Недостатком данного технического решения, применительно к винтовым компрессорам малой производительности, работающим на больших перепадах давления, является низкая несущая способность опорных подшипников скольжения, связанная с малыми диаметрами шеек роторов под опорными подшипниками скольжения и низкой скоростью вращения роторов. Это обуславливает возможность прогиба роторов от действия радиальных газовых сил. Кроме этого подшипники скольжения имеют высокие зазоры, что неприемлемо для обеспечения высокого КПД винтовых компрессоров малой производительности. Для данного вида компрессоров необходимо обеспечить небольшие профильные зазоры, которые к тому же должны оставаться стабильными на протяжении всей работы компрессора.

Наиболее близким к предложенному техническому решению является винтовой компрессор, содержащий корпус с рабочей камерой и полостями для всасывания и нагнетания газа, ведущий и ведомый роторы, находящиеся в зацеплении и вращающиеся на опорных подшипниках качения. Для компенсации радиальных газовых сил компрессор снабжен дополнительными подшипниками, которые установлены с радиальными зазорами в корпусе, а последний снабжен цилиндрами с установленными в них поршнями со штоками, соединенными при помощи сухарей с обоймами дополнительных подшипников, причем полость над поршнем каждого цилиндра сообщена с камерой нагнетания, а полость под поршнем - с камерой всасывания [SU 1041752 А, опубл. 15.09.1983].

Известное решение обеспечивает компенсацию радиальных газовых сил, однако имеет сложную конструкцию элементов, обеспечивающих данную компенсации.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение надежности работы и долговечности винтового компрессора малой производительности, работающего на больших перепадах давления, за счет обеспечения разгрузки опорных подшипников качения роторов от радиальных газовых сил при упрощении конструкции элементов, обеспечивающих компенсацию этих сил, а также повышение КПД винтового компрессора.

Технический результат достигается тем, что в винтовом компрессоре, содержащем корпус с рабочей камерой и полостями для всасывания и нагнетания газа, установленные в корпусе ведущий и ведомый роторы, находящиеся в зацеплении с возможностью вращения на опорных подшипниках качения, элементы компенсации радиальных газовых сил, элементы компенсации осевых газовых сил, состоящие, по меньшей мере, из двух радиально-упорных подшипников качения с осевым предварительным натягом, установленных на каждый ротор, и разгрузочного поршня, установленного, по меньшей мере, на один из роторов, и элементы компенсации радиальных газовых сил, включающие дополнительные подшипники качения, корпус в местах размещения дополнительных подшипников качения выполнен с дополнительными расточками под каждый из этих подшипников, причем каждый дополнительный подшипник установлен в корпусе с возможностью перемещения в пределах соответствующей дополнительной расточки в сторону, противоположную направлению действия радиальных газовых сил, при этом между верхней частью наружной обоймы каждого дополнительного подшипника и корпусом образована нагрузочная полость, ограниченная по периметру обоймы уплотнительными элементами и соединенная с источником давления со стороны, противоположной действию радиальных газовых сил. Нагрузочная полость образована нагрузочными карманами, которые могут быть выполнены либо на наружных обоймах дополнительных подшипников, либо в корпусе компрессора.

Корпус в местах размещения дополнительных подшипников качения выполнен с дополнительными расточками, в пределах которых дополнительный подшипник имеет возможность перемещаться в сторону, противоположную направлению действия радиальных газовых сил, а также наличие между верхней частью наружной обоймы каждого дополнительного подшипника и корпусом нагрузочных полостей, ограниченных по периметру обоймы уплотнительными элементами, соединенных с источником давления со стороны, противоположной действию радиальных газовых сил, позволяет использовать достаточно простую конструктивную схему элементов, компенсирующих радиальные силы, и при этом обеспечить эффективную «разгрузку» роторов винтового компрессора в радиальном направлении, повышая тем самым надежность и долговечность опорных подшипников качения, а также повышая КПД компрессора.

Сущность изобретения поясняется графически, где:

на фиг. 1 представлено продольное сечение винтового компрессора;

на фиг. 2 и на фиг. 3 - поперечное сечение А-А на фиг. 1 при выполнении нагрузочных карманов в наружных обоймах дополнительных подшипников;

на фиг. 3 - вид Б на фиг. 2, 4 вид на нагрузочную полость;

на фиг. 4 - поперечное сечение А-А на фиг. 1 при выполнении нагрузочных карманов в корпусе.

Винтовой компрессор, показанный на фиг. 1-3, содержит корпус 1 с рабочей камерой и полостями для всасывания и нагнетания газа, установленные в корпусе 1 ведущий 2 и ведомый 3 роторы, находящиеся в зацеплении с возможностью вращения на опорных подшипниках качения 4, 5 элементы компенсации осевых газовых сил, состоящие, по меньшей мере, из двух радиально-упорных подшипников качения 6, 7, с осевым предварительным натягом, установленных на каждый ротор, установленного, по меньшей мере, на один из роторов разгрузочный поршень 8 и элементы компенсации радиальных газовых сил в виде дополнительных подшипников качения 9, 10. Нагрузочные полости разгрузочного поршня 8 сообщены с источником давления (масло, находящееся под давлением нагнетания РH). Наружные обоймы дополнительных подшипников 9, 10 установлены в корпусе 1 в специальной расточке Г для возможности перемещения подшипника в сторону, противоположную действию радиальных газовых сил. Между наружной обоймой каждого из дополнительных подшипников 9, 10 и корпусом 1 образована нагрузочная полость Д площадью F1(F2), ограниченной по периметру уплотнительным элементом 11, вектор нагрузки которой R1(R2) направлен против действия радиальных газовых сил Q1(Q2). Нагрузочные полости Д сообщены с источником давления (газ или масло, находящиеся под давлением нагнетания РH). Величина площади F1(F2) нагрузочной полости Д рассчитывается исходя из заданной долговечности опорного и дополнительного подшипников качения. Нагрузочная полость может быть образована за счет выполнения нагрузочного кармана - расточки на наружной обойме дополнительных подшипников 9, 10 (фиг. 2), либо в корпусе 1 (фиг. 4).

Специальные расточки Г корпуса 1 для установки в ней дополнительных подшипников 9, 10 (Фиг. 2, 4) имеют следующую конфигурацию: в местах образования нагрузочных полостей Д, ограниченных уплотнительными элементами 11, расточка образована по наружному диаметру дополнительных подшипников 9, 10, а нижняя часть расточки Г (ниже уплотнительных элементов на некоторую величину, например 3 мм, для обеспечения герметичности нагрузочных полостей) выполнена с зазором по отношению к наружному диаметру дополнительных подшипников (по линии действия радиальных газовых сил зазор может быть, например, 0,5 мм). Возможность перемещения дополнительных подшипников в сторону, противоположную действию радиальных газовых сил, при появлении статических сил в нагрузочных полостях обеспечивается штифтами 12, 13. Герметичность нагрузочных полостей при этом обеспечивается упругостью уплотнительных элементов 11.

Винтовой компрессор работает следующим образом. Газ через всасывающий патрубок корпуса компрессора 1 поступает в рабочую камеру, образованную винтовыми поверхностями сопряженных впадин роторов 2, 3 и поверхностями расточки корпуса, и сжимается за счет уменьшения ее объема. В момент, определенный необходимыми параметрами рабочего процесса, газ через окно нагнетания вытесняется из компрессора.

В момент пуска компрессора возникают осевые силы, направленные против осевых газовых сил Р12), которые воспринимаются подшипниками 7. Далее, по мере набора давления нагнетания РH осевая нагрузка на подшипники 7 исчезает, появляются осевые газовые силы P1(P2) и радиальные газовые силы Q1(Q2). Осевые газовые силы воспринимаются радиально-упорными подшипниками качения 6 и разгрузочными поршнями 8, радиальные газовые силы воспринимаются подшипниками качения 4, 5 и дополнительными подшипниками качения 9, 10. Одновременно с набором давления РH, в нагрузочных полостях Д дополнительных подшипников возникают радиальные нагрузочные статические силы R1=PH⋅F1(R2=PH⋅F2), под воздействием которых подшипники перемещаются по линии действия сил R1(R2) и через тела качения воздействуют на шейки роторов 2, 3, разгружая опорные подшипники качения 4, 5. При изменении режима работы компрессора (изменении РH) пропорционально изменяются осевые и радиальные газовые силы P1(P2) и Q1(Q2) и соответственно изменяются осевые нагрузочные силы от разгрузочного поршня и радиальные нагрузочные силы R1(R2).

Данное техническое решение позволяет уменьшить прогибы роторов от действия радиальных газовых сил в результате сближения опор. Оптимальный подбор типоразмеров опорных подшипников качения 4, 5 дополнительных подшипников качения 9, 10 и площади их нагрузочных полостей и давление масла (газа) в них позволяет надежно и конструктивно просто «разгрузить» оба ротора в радиальном направлении в соответствии с величинами их радиальных сил, что позволит повысить КПД компрессора, надежность и долговечность опорных подшипников качения.

1. Винтовой компрессор, содержащий корпус с рабочей камерой и полостями для всасывания и нагнетания газа, установленные в корпусе ведущий и ведомый роторы, находящиеся в зацеплении с возможностью вращения на опорных подшипниках качения, элементы компенсации осевых газовых сил, состоящие, по меньшей мере, из двух радиально-упорных подшипников качения с осевым предварительным натягом, установленных на каждый ротор, разгрузочного поршня, установленного, по меньшей мере, на один из роторов, и элементы компенсации радиальных газовых сил, включающие дополнительные подшипники качения, отличающийся тем, что корпус в местах размещения дополнительных подшипников качения выполнен с дополнительными расточками под каждый из этих подшипников, причем каждый дополнительный подшипник установлен в корпусе с возможностью перемещения в пределах соответствующей дополнительной расточки в сторону, противоположную направлению действия радиальных газовых сил, при этом между верхней частью наружной обоймы каждого дополнительного подшипника и корпусом образована нагрузочная полость, ограниченная по периметру обоймы уплотнительными элементами и соединенная с источником давления со стороны, противоположной действию радиальных газовых сил.

2. Винтовой компрессор по п. 1, отличающийся тем, что нагрузочные полости образованы нагрузочными карманами, выполненными на наружных обоймах дополнительных подшипников.

3. Винтовой компрессор по п. 1, отличающийся тем, что нагрузочные полости образованы нагрузочными карманами, выполненными в корпусе компрессора.

4. Винтовой компрессор по п. 1, отличающийся тем, что нагрузочные полости образованы нагрузочными карманами, часть из которых выполнена на наружных обоймах дополнительных подшипников, а другая их часть выполнена в корпусе компрессора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к винтовому компрессору. Винтовой компрессор (1) содержит корпус (3) сжатия, образующий камеру (2), в которой установлены два находящихся в зацеплении винтообразных ротора (4, 5), имеющих валы (7, 8), проходящие вдоль параллельных друг другу первого и второго осевых направлений (АА', ВВ'), приводной двигатель (14), корпус (15) которого образует камеру (16), в которой установлен вал (17), расположенный вдоль третьего осевого направления (СС) и приводящий в движение по меньшей мере один из роторов (4, 5).

Группа изобретений относится к технической области устройств для генерации сжатого газа, предпочтительно сжатого воздуха. Устройство (100) отделения смазывающей жидкости для устройства сжатия газа с использованием сжатой смеси газа и смазывающей жидкости содержит камеру сжатия, выполненную с возможностью генерации сжатой смеси газа и смазывающей жидкости, и резервуар (7) для отделения, предназначенный для удаления смазывающей жидкости из сжатой смеси, первый трубчатый элемент (101), выполненный с возможностью установки между камерой сжатия и резервуаром (7) для отделения смазывающей жидкости устройства сжатия газа таким образом, чтобы транспортировать смесь в резервуар (7).

Изобретение относится к устройству для сжатия газа. Устройство (1) для сжатия газа содержит основной корпус (30), выполненный с возможностью образования компрессионной камеры (2), выполненной со впуском (32) для газа, жидкость для сжатия газа, пригодную для впрыска в камеру (2) для получения смеси, содержащей жидкость и газ, компрессионные средства (21), расположенные в камере (2) и выполненные с возможностью сжатия смеси к выпуску (50) камеры (2), сепарирующие средства (7), расположенные после выпуска (50) и выполненные с возможностью приема смеси и отделения жидкости от газа, содержащегося в смеси, соединительный канал (51), выполненный с возможностью непосредственного соединения выпуска (50) со средствами (7).

Группа изобретений относится к компрессорному устройству. Компрессорное устройство снабжено по меньшей мере винтовым компрессором (2) с камерой сжатия (3), которая образована корпусом сжатия (4), приводным двигателем (10), который снабжен камерой (12) двигателя, образованной корпусом (11) двигателя, и выпускным отверстием (26) для выпуска сжатого воздуха, которое присоединено к сосуду высокого давления (32) через выпускной трубопровод (31).

Изобретение относится к винтовому компрессору. Винтовой компрессор (1) содержит камеру (2) сжатия, образованную корпусом (3), в которой установлены два входящих в зацепление ротора (4, 5), и приводной двигатель (14), снабженный камерой (16) двигателя, образованной корпусом (15), в которой установлен вал (17).

Изобретение относится к вакуумному насосу, предназначенному для применения в вакуумных упаковочных машинах. Вакуумный насос содержит цилиндр (11), образованный кожухом двух параллельных цилиндрических камер, пересеченных в поперечном направлении, оси которых лежат в одной плоскости и одна из сторон которых является стенкой, в которой находится всасывающее отверстие (17), и наружным кожухом, охватывающим кожух двух параллельных цилиндрических камер, образуя замкнутое пространство, имеющее вход и выход, которое обеспечивает циркуляцию текучей среды, осуществляющей теплообмен, и приводной картер (12), который содержит двигатель, компоненты привода и синхронизации насосных роторов, в котором роторы установлены консольно и который служит для опоры и центровки цилиндра (11).

Группа изобретений относится к фланцу (1) компрессора для соединения винтового компрессора (2) с приводом (3) и к винтовому компрессору с таким фланцем. Фланец (1) имеет центральное отверстие (4) для установки вала (5) и/или подшипника (6) и снабжен первой кольцеобразной поверхностью (7) прилегания для прилегания к корпусу (8) компрессора (2) и второй кольцеобразной поверхностью (9) прилегания для прилегания к корпусу (10) привода (3).

Группа изобретений относится к винтовым маслозаполненным компрессорным установкам для сбора, сжатия горючих, взрывоопасных агрессивных газов. Винтовая маслозаполненная компрессорная установка включает винтовой маслозаполненный компрессор, содержащий корпус 1 с расположенными в нем ведущим и ведомым винтовыми роторами 2, установленными на подшипниках 3, уплотнительные элементы, установленные с разных сторон каждого винта между рабочей полостью компрессора и подшипниками 3, а также систему впрыска масла в компрессор и систему смазки подшипников 3.

Изобретение относится к винтовому компрессору, в частности, для использования в транспортном средстве. Винтовой компрессор содержит маслосборник (1) с устройством, уменьшающим плескание масла.

Изобретение относится к гидравлическим машинам объемного вытеснения с вращающимися рабочими органами, в частности к винтовым роторным нагнетателям. Винтовой нагнетатель содержит корпус 3, имеющий торцевые переднюю, заднюю и боковые стенки 4, 5 и 6, винтовые роторы 1 и 2, окно выпуска, выполненное в стенке 4, окно впуска 7, выполненное в верхней части корпуса 3 в виде сквозного коробчатого элемента 9 со стенками, внутри которого смонтировано устройство изменения производительности нагнетателя, выполненное в виде, по меньшей мере, двух соединенных заслонок 14, установленных с возможностью перемещения вдоль продольной осевой линии корпуса 3.

Изобретение относится к области компрессоростроения, а именно к винтовым компрессорам малой производительности. Винтовой компрессор содержит корпус 1 с рабочей камерой, установленные в корпусе 1 ведущий ротор 2 и ведомый ротор, находящиеся в зацеплении с возможностью вращения на опорных подшипниках качения 4, 5 и устройствах компенсации радиальных газовых сил, элементы компенсации осевых газовых сил, состоящие по меньшей мере из двух радиально-упорных подшипников качения 6, 7 с осевым предварительным натягом, установленных на каждый ротор и разгрузочного поршня 8, установленного по меньшей мере на один из роторов. Каждое устройство компенсации выполнено в виде сегментной нагрузочной колодки 9, 10, работающей по принципу подшипника скольжения жидкостного трения. Каждая колодка 9, 10 упирается в одну из цилиндрических шеек роторов и установлена в корпусе 1 с образованием нагрузочной полости, предназначенной для сообщения с источником давления со стороны, противоположной действию радиальных газовых сил. Изобретение направлено на повышение надежности и долговечности опорных подшипников, а также на повышение КПД компрессора. 3 ил.

Изобретение относится к области компрессоростроения, а именно к винтовым компрессорам малой производительности. Винтовой компрессор содержит корпус 1 с рабочей камерой, установленные в корпусе 1 ведущий ротор 2 и ведомый ротор, находящиеся в зацеплении с возможностью вращения на опорных подшипниках качения 4, 5 элементы компенсации осевых газовых сил, состоящие, по меньшей мере, из двух радиально-упорных подшипников качения 6, 7 с осевым предварительным натягом, и элементы компенсации радиальных газовых сил, выполненных в виде дополнительных подшипников качения 9, 10. Каждый из подшипников 9, 10 установлен в дополнительной расточке корпуса 1 с возможностью перемещения подшипника в сторону, противоположную действию радиальных газовых сил. Между корпусом 1 и наружной обоймой каждого из подшипников 9, 10 образована нагрузочная полость, сообщенная с источником давления со стороны, противоположной действию радиальных газовых сил. Изобретение направлено на повышение надежность работы, долговечность и КПД винтового компрессора. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх