RU135011U1

RU135011U1 - ROTARY COMPRESSOR

Info

Publication number: RU135011U1
Application number: RU2013135643/06U
Authority: RU
Inventors: Леонид Борисович Куликов
Original assignee: Леонид Борисович Куликов
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2013-11-27

Abstract

1. Ротационный компрессор, содержащий кольцевой блок цилиндров, размещенные в цилиндрах поршни, эксцентрик, обеспечивающий взаимное возвратно-поступательное движение поршней и цилиндров, и систему подачи и отвода газа из полостей, образованных между цилиндрами и поршнями, отличающийся тем, что поршни образуют единый блок, связанный с кольцевым блоком цилиндров муфтой, обеспечивающей их вращение с одинаковой угловой скоростью, поршни выполнены в виде полых стаканов и размещены своими открытыми торцами внутрь цилиндров с гарантированным зазором между боковыми поверхностями поршней и цилиндров, причем указанные цилиндры частично заполнены жидкостью, а система подачи и отвода газа содержит впускные окна, выполненные в стенках поршней, и самодействующие беспружинные дисковые или кольцевые выпускные клапаны в днищах поршней, запорные пластины которых прижимаются к своим седлам центробежной силой.2. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что впускные окна выполнены с возможностью их открытия в момент, когда внутренние полости поршней свободны от жидкости на 20-50%.3. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что эксцентрик установлен вращающимся вокруг оси, совпадающей с осью вращения вала, на котором закреплены цилиндры, и снабжен противовесом.4. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что цилиндры кольцевого блока образованы радиальными перегородками, выполненными на внутренней поверхности цилиндрической обечайки.1. A rotary compressor containing an annular block of cylinders, pistons placed in the cylinders, an eccentric providing mutual reciprocating movement of pistons and cylinders, and a system for supplying and removing gas from the cavities formed between the cylinders and pistons, characterized in that the pistons form a single block connected to the annular block of cylinders by a clutch that ensures their rotation at the same angular velocity, the pistons are made in the form of hollow cups and are placed with their open ends inside the cylinders with a guaranteed clearance between the side surfaces of the pistons and cylinders, and these cylinders are partially filled with liquid, and the supply system and The gas outlet contains inlet ports made in the walls of the pistons, and self-acting springless disc or annular exhaust valves in the piston crowns, the locking plates of which are pressed against their seats by centrifugal force. 2. The compressor according to claim 1, characterized in that the inlet ports are made with the possibility of opening them at the moment when the internal cavities of the pistons are free of liquid by 20-50%. The compressor according to claim 1, characterized in that the eccentric is installed rotating about an axis coinciding with the axis of rotation of the shaft on which the cylinders are fixed, and is equipped with a counterweight. The compressor according to claim 1, characterized in that the cylinders of the annular block are formed by radial partitions made on the inner surface of the cylindrical shell.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно, к поршневым ротативным машинам объемного вытеснения для производства сжатого газа.The utility model relates to the field of mechanical engineering, namely, to reciprocating rotary volumetric displacement machines for the production of compressed gas.

Из уровня техники известен компрессор, содержащий кольцевой блок цилиндров, размещенные в цилиндрах поршни, эксцентрик, обеспечивающий взаимное возвратно-поступательное движение поршней и цилиндров, и систему подачи и отвода газа из полостей, образованных между цилиндрами и поршнями (см. патент GB 1062063, кл. F04B 1/14, опубл. 15.03.1967). Недостатками известного устройства являются сложность конструкции, невысокий КПД и недостаточная долговечность.A compressor is known from the prior art, comprising an annular cylinder block, pistons located in the cylinders, an eccentric providing reciprocal reciprocating motion of the pistons and cylinders, and a gas supply and exhaust system from the cavities formed between the cylinders and the pistons (see patent GB 1062063, cl F04B 1/14, published March 15, 1967). The disadvantages of the known device are the design complexity, low efficiency and insufficient durability.

Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в повышении надежности работы компрессора. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в ротационном компрессоре, содержащий кольцевой блок цилиндров, размещенные в цилиндрах поршни, эксцентрик, обеспечивающий взаимное возвратно-поступательное движение поршней и цилиндров, и систему подачи и отвода газа из полостей, образованных между цилиндрами и поршнями, поршни образуют единый блок, связанный с кольцевым блоком цилиндров муфтой, обеспечивающей их вращение с одинаковой угловой скоростью, поршни выполнены в виде полых стаканов и размещены своими открытыми торцами внутрь цилиндров с гарантированным зазором между боковыми поверхностями поршней и цилиндров, причем указанные цилиндры частично заполнены жидкостью, а система подачи и отвода газа содержит впускные окна, выполненные в стенках поршней, и самодействующие беспружинные дисковые или кольцевые выпускные клапаны в днищах поршней, запорные пластины которых прижимаются к своим седлам центробежной силой. Впускные окна предпочтительно выполнены с возможностью открытия в момент, когда внутренние полости поршней свободны от жидкости на 20-50%. Эксцентрик предпочтительно установлен вращающимся вокруг оси, совпадающей с осью вращения вала, на котором закреплены цилиндры, и снабжен противовесом. Цилиндры кольцевого блока предпочтительно образованы радиальными перегородками, выполненными на внутренней поверхности цилиндрической обечайки.The objective of the utility model is to eliminate these drawbacks. The technical result is to increase the reliability of the compressor. The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that in a rotary compressor containing an annular cylinder block, pistons are placed in the cylinders, an eccentric providing mutual reciprocating motion of the pistons and cylinders, and a gas supply and exhaust system from the cavities formed between the cylinders and pistons, the pistons form a single block connected to the annular cylinder block by a clutch, which ensures their rotation with the same angular velocity, the pistons are made in the form of hollow glasses and placed by open ends into the cylinders with a guaranteed gap between the side surfaces of the pistons and cylinders, the cylinders being partially filled with liquid, and the gas supply and exhaust system contains inlet windows made in the walls of the pistons and self-acting springless disk or ring exhaust valves on the piston bottoms, locking plates which are pressed to their saddles by centrifugal force. The inlet windows are preferably openable at a time when the internal cavities of the pistons are 20-50% free of liquid. The eccentric is preferably mounted rotating about an axis coinciding with the axis of rotation of the shaft on which the cylinders are mounted and provided with a counterweight. The cylinders of the annular block are preferably formed by radial partitions formed on the inner surface of the cylindrical shell.

На фиг. 1 представлено поперечное сечение предлагаемого компрессора;In FIG. 1 shows a cross section of the proposed compressor;

на фиг. 2 - разрез A-A по фиг. 1.in FIG. 2 is a section A-A of FIG. one.

Предлагаемый ротационный компрессор состоит из неподвижного кронштейна 1 с установленными на нем в подшипниках 2 и 3 эксцентрика 4, выполненного совместно со шкивом 5, и внутреннего блока поршней 6, выполненного заодно со снабженным шкивом валом 7. На эксцентрике 4 в подшипниках 8 установлен наружный кольцевой блок цилиндров 9. Наружный блок цилиндров 9 и внутренний блок поршней 6 связаны между собой цевочной муфтой 11, обеспечивающей их вращение с одинаковой угловой скоростью. Оси вращения блоков 6 и 9 параллельны, но смещены друг относительно друга на величину эксцентриситета «e». Внутренний блок поршней 6 снабжен четырьмя поршнями 12, представляющими собой полые стаканы, обращенные открытыми торцами от оси вращения, внутрь цилиндров. Наружный блок цилиндров 9 разделен радиальными перегородками, выполненными на внутренней поверхности цилиндрической обечайки, на четыре цилиндра 13, заполненных жидкостью 10.The proposed rotary compressor consists of a fixed bracket 1 with an eccentric 4 mounted on it in bearings 2 and 3, made together with the pulley 5, and an internal piston block 6, made integral with the shaft 7 provided with the pulley. An outer ring block is mounted on the eccentric 4 in the bearings 8. cylinders 9. The outer block of cylinders 9 and the inner block of pistons 6 are interconnected by a pin coupling 11, which ensures their rotation with the same angular velocity. The axis of rotation of blocks 6 and 9 are parallel, but offset from each other by the amount of eccentricity "e". The internal block of pistons 6 is equipped with four pistons 12, which are hollow glasses facing open ends from the axis of rotation, inside the cylinders. The outer cylinder block 9 is divided by radial partitions, made on the inner surface of the cylindrical shell, into four cylinders 13 filled with liquid 10.

Компрессор снабжен системой подачи и отвода газа из полостей, образованных между цилиндрами 13 и входящими в них с гарантированным зазором между боковыми поверхностями поршнями 12. Каждый из поршней 12 в днище снабжен выпускным клапаном 14, соединенным с внутренней полостью 15 блока 6, из которой через уплотнительное устройство 16 сжатый воздух отводится потребителю. В стенках каждого из поршней 12 выполнены впускные окна 17. Между днищами поршней 12 и свободной поверхностью жидкости 10 образуются замкнутые полости 18, циклически изменяющие свой объем по мере вращения блока цилиндров 9 совместно с блоком поршней 6. Эксцентрик 4 снабжен противовесом 19, служащим для уравновешивания центра масс наружного корпуса 9, сдвинутого на эксцентриситет «e».The compressor is equipped with a system for supplying and discharging gas from the cavities formed between the cylinders 13 and entering into them with a guaranteed clearance between the side surfaces of the pistons 12. Each of the pistons 12 in the bottom is equipped with an exhaust valve 14 connected to the internal cavity 15 of the block 6, of which through the sealing device 16 compressed air is discharged to the consumer. Intake windows 17 are made in the walls of each of the pistons 12. Closed cavities 18 are formed between the piston bottoms 12 and the free surface of the liquid 10, cyclically changing their volume as the cylinder block 9 rotates together with the piston block 6. The eccentric 4 is equipped with a counterweight 19, which serves to balance the center of mass of the outer casing 9, shifted to the eccentricity "e".

Предлагаемый компрессор работает следующим образом.The proposed compressor operates as follows.

От приводного двигателя через ременные передачи (на чертеже не показаны) и шкивы 5 и 7 внутренний блок поршней 6 и эксцентрик 4 приводятся во вращение в одну сторону, при этом угловая скорость вращения эксцентрика 4 меньше, чем у блока 6. Посредством цевочной муфты 11 наружный блок цилиндров 9 также приводится во вращение от блока 6. При совместном вращении блоков 9 и 6 благодаря эксцентрику 4 поршни 12 периодически погружаются в жидкость 10, находящуюся в цилиндрах 13, и выходят из нее, совершая возвратно-поступательное движение с частотой, равной разнице частот вращения блока 6 и эксцентрика 4. Соответственно, периодически изменяется объем замкнутых полостей 18.From the drive motor through belt drives (not shown in the drawing) and pulleys 5 and 7, the internal piston block 6 and the eccentric 4 are rotated in one direction, while the angular rotation speed of the eccentric 4 is lower than that of the block 6. By means of a pin coupling 11, the outer the cylinder block 9 is also rotated from the block 6. When the blocks 9 and 6 are rotated together, due to the eccentric 4, the pistons 12 are periodically immersed in and out of the liquid 10 located in the cylinders 13, making a reciprocating motion with a frequency equal to one the lower frequencies of rotation of the block 6 and the eccentric 4. Accordingly, the volume of the closed cavities 18 periodically changes.

При увеличении объема какой-либо из полости 18 (см. левое положение на фиг. 1) в ней создается разрежение до тех пор, пока впускное окно 17 поршня 12 не соединится с атмосферой. При этом геометрические размеры и расположение окна 17 подобраны таким образом, чтобы в момент соединения полости 18 с атмосферой объем полости 18 составлял 20-50% от ее полного объема. Поскольку в полостях 18 до их соединения с атмосферой создается разрежение, то это снижает КПД работы компрессора, однако при этом компрессор избавлен от впускных клапанов, что существенно упрощает его конструкцию и повышает надежность работы. При дальнейшем вращении блоков 6 и 9 поршень 12 начинает входить в жидкость 10, и после разобщения полости 18 с атмосферой в ней происходит сжатие воздуха и его выхлоп через клапан 14 во внутреннюю полость 15 блока 6. Откуда через уплотнительное устройство 16 сжатый воздух отводится потребителю. Таким образом, происходит циклическое всасывание атмосферного воздуха, его сжатие и вытеснение в полость высокого давления в каждом из четырех поршней 12.When increasing the volume of any of the cavity 18 (see the left position in Fig. 1), a vacuum is created in it until the inlet window 17 of the piston 12 is connected to the atmosphere. In this case, the geometric dimensions and location of the window 17 are selected so that at the time of connecting the cavity 18 with the atmosphere, the volume of the cavity 18 is 20-50% of its total volume. Since a vacuum is created in the cavities 18 before they are connected to the atmosphere, this reduces the efficiency of the compressor, however, the compressor eliminates the inlet valves, which greatly simplifies its design and increases the reliability of operation. With further rotation of the blocks 6 and 9, the piston 12 begins to enter the liquid 10, and after the cavity 18 is disconnected from the atmosphere, air is compressed in it and it is exhausted through the valve 14 into the internal cavity 15 of the block 6. From where, through the sealing device 16, the compressed air is discharged to the consumer. Thus, there is a cyclic absorption of atmospheric air, its compression and displacement into the high-pressure cavity in each of the four pistons 12.

При работе компрессора за счет теплоотдачи от сжатого и нагретого газа происходит нагрев жидкости 10. Подкачивающий насос (на чертеже не показан) постоянно или периодически добавляет новую холодную жидкость 10 в цилиндры 13, а излишки нагретой жидкости 10 удаляются. Степень сжатия газа в компрессоре пропорциональна величине центростремительного ускорения, разности высот «H» жидкости 10 в поршнях 12 и цилиндрах 13 и плотности жидкости 10, поэтому целесообразно раскручивать блок цилиндров 9 до высоких оборотов. Однако высокая частота вращения блока 9 ведет к высокой частоте срабатывания клапанов 14, что отрицательно сказывается на их долговечности. Применение вращающегося эксцентрика 4 ведет к уменьшению частоты срабатывания клапанов 14, что повышает их долговечность, при этом степень сжатия газа не уменьшается, поскольку блок 9 по-прежнему имеет высокую частоту вращения. Разделение наружного блока цилиндров 9 радиальными перегородками на отдельные, не сообщающиеся между собой полости цилиндров 13, в каждой из которых размещен один из поршней 12 блока 6, позволяет увеличить разность высот «H» жидкости 10 в поршнях 12 и полостях 13 за счет вытеснения части жидкости 10 при полном погружении в нее поршня 12, что увеличивает степень сжатия газа в компрессоре. Выполнение нагнетательных клапанов 14 в виде кольцевых или дисковых беспружинных клапанов, в которых запорная пластина прижимается к седлу центробежной силой, позволяет упростить конструкцию клапанов и повысить надежность и долговечность их работы.When the compressor is operating due to heat transfer from the compressed and heated gas, the liquid 10 is heated. The booster pump (not shown) constantly or periodically adds new cold liquid 10 to the cylinders 13, and excess heated liquid 10 is removed. The gas compression ratio in the compressor is proportional to the centripetal acceleration, the height difference “H” of the liquid 10 in the pistons 12 and the cylinders 13 and the density of the liquid 10, so it is advisable to untwist the cylinder block 9 to high revolutions. However, the high speed of the block 9 leads to a high response rate of the valves 14, which negatively affects their durability. The use of a rotating eccentric 4 leads to a decrease in the frequency of operation of the valves 14, which increases their durability, while the degree of compression of the gas does not decrease, since the block 9 still has a high speed. The separation of the outer cylinder block 9 by radial partitions into separate, non-communicating cylinder cavities 13, in each of which one of the pistons 12 of the block 6 is placed, allows to increase the height difference “H” of the liquid 10 in the pistons 12 and cavities 13 due to the displacement of part of the liquid 10 when the piston 12 is completely immersed in it, which increases the degree of gas compression in the compressor. The implementation of the discharge valves 14 in the form of ring or disk springless valves, in which the locking plate is pressed against the seat by centrifugal force, allows to simplify the design of the valves and increase the reliability and durability of their work.

Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет значительно повысить надежность и долговечность ротационного компрессора.Thus, the proposed design can significantly increase the reliability and durability of a rotary compressor.

Claims

1. A rotary compressor comprising an annular cylinder block, pistons located in the cylinders, an eccentric providing reciprocating motion of the pistons and cylinders, and a gas supply and exhaust system from the cavities formed between the cylinders and the pistons, characterized in that the pistons form a single block connected to the annular cylinder block by a clutch ensuring their rotation at the same angular velocity, the pistons are made in the form of hollow glasses and placed with their open ends inside the cylinders with guaranteed a gap between the lateral surfaces of the pistons and cylinders, the indicated cylinders being partially filled with liquid, and the gas supply and exhaust system contains inlet windows made in the walls of the pistons and self-acting springless disk or ring exhaust valves in the piston bottoms, the locking plates of which are pressed against their centrifugal saddles by force.

2. The compressor according to claim 1, characterized in that the inlet windows are configured to open at a time when the internal cavities of the pistons are 20-50% free of liquid.

3. The compressor according to claim 1, characterized in that the eccentric is mounted rotating around an axis that coincides with the axis of rotation of the shaft on which the cylinders are mounted, and is equipped with a counterweight.

4. The compressor according to claim 1, characterized in that the cylinders of the annular block are formed by radial partitions made on the inner surface of the cylindrical shell.