RU1788327C

RU1788327C - Rotary compressor

Info

Publication number: RU1788327C
Application number: SU904804502A
Authority: RU
Inventors: Владимир Леонидович Юша; Сергей Юрьевич Пахотин
Original assignee: Омский политехнический институт
Priority date: 1990-03-20
Filing date: 1990-03-20
Publication date: 1993-01-15

Abstract

Использование: в системах, предназначенных дл нагнетани газов, в частности в ротационных компрессорах. Цель: снижение вибрации компрессора. Сущность изобретени : компрессор содержит корпус с окнами всасывани и нагнетани , рабочей камерой синхронизации, размещенные в корпусе.концентричные валы, на каждом из которых закреплены поршни секторного типа , имеющие торцевые, цилиндрические и радиальные поверхности, .в камере синхронизации размещен механизм синхронизации валов, а по меньшей мере один из поршней выполнен пустотелым, при этом во внутренней полости пустотелого поршн размещен противовес, который жестко св зан с поршнем и расположен с ним по разные стороны от оси вращени , причем центры т жести поршн и противовеса лежат на одной пр мой, перпендикул рной оси вращени валов и пересекающей ее, а их моменты инерции равны между собой. Противовес и поршень могут быть жестко св заны между собой посредством дополнительно установленных в компрессоре торцевых дисков. Положительный эффект: снижение вибрации компрессора. 1 з.п. ф- лы. 4 ил. ел СUsage: in systems designed for pumping gases, in particular in rotary compressors. Purpose: To reduce compressor vibration. SUMMARY OF THE INVENTION: The compressor comprises a housing with suction and discharge windows, a working synchronization chamber located in the housing. Concentric shafts, each of which secured sector-type pistons having end, cylindrical and radial surfaces. A synchronization shaft mechanism is located in the synchronization chamber, and at least one of the pistons is hollow, while a counterweight is placed in the inner cavity of the hollow piston, which is rigidly connected to the piston and is located on it on different sides from and rotation, the centers of gravity of the piston and counterweight lying on one straight line, perpendicular to the axis of rotation of the shafts and intersecting it, and their moments of inertia are equal to each other. The counterweight and piston can be rigidly connected to each other by means of end disks installed in the compressor. Positive effect: reduced compressor vibration. 1 s.p. fl. 4 ill. ate with

Description

Изобретение относитс к компрессоро- строению и предназначено дл сжати и перемещени газа из области низкого давлени в область высокого давлени .The invention relates to a compressor construction and is intended for compressing and moving gas from a low pressure region to a high pressure region.

Известна конструкци ротационного компрессора, содержащего корпус,с рабочей камерой и окнами газораспределени , концентричные вапы, размещенные в корпусе , пустотелые поршни секторного типа, установленные на валах с образованием в рабочей камере торообразных рабочих чеек , и механизм привода поршней (Патент США № 2673027, кл. 418-38, 1.954).A known design of a rotary compressor comprising a housing with a working chamber and gas distribution windows, concentric vapes located in the housing, sector-type hollow pistons mounted on shafts to form toroidal working cells in the working chamber, and a piston drive mechanism (US Patent No. 2673027, cl 418-38, 1.954).

Недостатком такого компрессора вл етс то, что поршни вл ютс неуравновешенными вращающимис массами, что приводит к вибрации компрессора при его работе. Их уравновешивание возможно путем устанозки дополнительных противовесов на валах, что приведет к увеличению массы и габаритов компрессора.The disadvantage of such a compressor is that the pistons are unbalanced rotating masses, which leads to vibration of the compressor during its operation. Their balancing is possible by installing additional counterweights on the shafts, which will lead to an increase in the mass and dimensions of the compressor.

Наиболее близкой вл етс известна конструкци ротационного компрессора, содержащего корпус с рабочей камерой и окнами газораспределени ,концентричные вал , размещенные в корпусе, пустотелые составные поршни секторного тина, Содержащие несущую и покрывающую части и установленные на валах с образованием в рабоч ей камере торообразных рабочих чеек, и механизм синхронизации валов и поршней.По сравнению с аналогом в этой конструкции вибрационные нагрузки могут быть значительно снижены за счет того, что покрывающа часть поршней выполнена из легкого конструкционного материала ( 00 00Closest is the known construction of a rotary compressor, comprising a housing with a working chamber and gas distribution windows, concentric shaft housed in the housing, hollow composite pistons of sector type, containing the bearing and covering parts and mounted on the shafts with the formation of toroidal working cells in the working chamber, and a mechanism for synchronizing shafts and pistons. Compared to the counterpart in this design, vibration loads can be significantly reduced due to the fact that the covering part of the pistons is Nena lightweight structural material (00 00

со юwith y

XJXj

пример, фторопласта). Однако полностью вибраци в этой конструкции не устранена, так как поршни остаютс неуравновешенными .example, fluoroplastic). However, the vibration in this design has not been completely eliminated since the pistons remain unbalanced.

Целью изобретени вл етс снижение вибрации.An object of the invention is to reduce vibration.

Поставленна цель достигаетс тем, что ротационный компрессор содержит корпус с окнами всасывани и нагнетани , рабочей камерой и камерой синхронизации, разме- щенные в корпусе концентричные валы, на каждом из которых закреплены поршни секторного типа, имеющие торцевые, цилиндрические и радиальные поверхности, при этом в камере синхронизации размещен ме- ханизм синхронизации валов, а по меньшей мере один из поршней выполнен пустотелым , и компрессор снабжен противовесом, размещенным во внутренней полости пустотелого поршн , при этом противовес и поршень, расположенные по разные стороны от оси вращени , жестко св заны между собой, их центры т жести лежат на одной пр мой, перпендикул рной оси вращени валов и пересекающей ее, а их моменты инерции равны между с обой.The goal is achieved in that the rotary compressor comprises a housing with suction and discharge windows, a working chamber and a synchronization chamber, concentric shafts located in the housing, each of which has sector-type pistons having end, cylindrical and radial surfaces, while the synchronization chamber has a shaft synchronization mechanism, and at least one of the pistons is hollow, and the compressor is equipped with a counterweight placed in the inner cavity of the hollow piston, while otivoves piston and disposed on opposite sides of the pivot axis, is rigidly coupled to each other, their centers of gravity lie on a straight, perpendicular to the axis of rotation of the shafts and intersecting it, and their moments of inertia are equal to the wallpaper.

В ротационном компрессоре противовес и поршень жестко св заны между собой посредством дополнительно установленных в компрессоре торцевых дисков.In a rotary compressor, the counterweight and piston are rigidly interconnected by means of end disks additionally installed in the compressor.

Сопоставительный анализ с прототипом позвол ет сделать вывод, что за вл емое техническое решение содержит р д конструктивных признаков, св занных с устройством поршней, противовесов и валов, которых нет в прототипе. Это позвол ет сделать вывод о том, что за вл емое техническое решение соответствует критерию новизна.Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the claimed technical solution contains a number of design features associated with the arrangement of pistons, balances and shafts that are not in the prototype. This allows us to conclude that the claimed technical solution meets the criterion of novelty.

Из анализа существующей патентной и научно-технической литературы известно техническое решение, касающеес ротационного компрессора с концентричными роторами , в котором поршни секторного типа полностью уравновешены -противовесами, закрепленными на роторах. В этом устройстве противовесы размещены во внутренних полост х роторов, поэтому его реализаци св зана с необходимостью существенного увеличени габаритов (диа- метра) роторов, и, следовательно, массы и габаритов компрессора в целом при сохранении посто нного описанного объема рабочих чеек. В отличие от известного устройства, в .предлагаемом техническом решении противовесы размещены в полост х поршней секторного типа, что позвол ет не измен ть геометрию рабочей камеры и, следовательно, не ухудшать массо-габа- ритные параметры компрессора. То естьFrom an analysis of the existing patent and scientific and technical literature, a technical solution is known concerning a rotary compressor with concentric rotors, in which sector-type pistons are fully balanced by counterweights mounted on the rotors. In this device, the balances are located in the internal cavities of the rotors, therefore, its implementation is associated with the need for a significant increase in the dimensions (diameter) of the rotors, and, consequently, the mass and dimensions of the compressor as a whole, while maintaining a constant described volume of working cells. Unlike the known device, in the proposed technical solution, the balances are placed in the piston cavities of the sector type, which allows not to change the geometry of the working chamber and, therefore, not to worsen the mass-dimensional parameters of the compressor. I.e

предлагаема совокупность за вл емых конструктивных признаков дл достижени поставленной цели в насто щее врем не известна, что позвол ет признаки, отраженные в формуле изобретени , считать существенными .the proposed set of claimed design features to achieve the goal is not currently known, which allows the features reflected in the claims to be considered significant.

На фиг.1, 2 показан за вл емый компрессор , в котором оба поршн выполнены пустотелыми, и к одному из поршней присоединены диски с противовесом; на фиг.З, 4 показан за вл емый компрессор с одним пустотелым поршнем и установленными на нем дисками с противовесом, состо щим из двух раздельных элементов.Figures 1 and 2 show an inventive compressor in which both pistons are hollow and counterbalanced disks are attached to one of the pistons; Figs. 3, 4 show an inventive compressor with one hollow piston and disks mounted on it with a counterweight consisting of two separate elements.

Ротационный компрессор (фиг.1, 2) содержит корпус 1 с рабочей камерой 2 и камерой синхронизации (условно не показана), окнами всасывани 3 и нагнетани 4, размещенные в корпусе 1 валы 5, 6, на которых закреплены поршни 7. 8, каждый из которых имеет две торцевые, две цилиндрические и две радиальные поверхности, а в камере синхронизации размещен механизм синхронизации валов (условно не показан ), взаимодействующий с приводным валом 9 компрессора. В представленном на чертежах варианте конструкции оба поршн 7,8 выполнены пустотелыми. В полости поршн 7 размещен противовес 10, жестко соединенный с валом б и поршнем 8. При этом поршень 8 и противовес 10 имеют равные моменты инерции, а их центры т жести лежат в одной плоскости, перпендикул рной оси вращени валов 5, 6. В полости поршн 8 размещен противовес 11. жестко соединенный с дисками 12, 13, которые, в свою очередь, жестко соединены с поршнем 7 и валом 5. При этом поршень 7 и противовес 11 имеют равные моменты инерции, а их центры т жести лежат в одной плоскости, перпендикул рной оси вращени валов 5. 6 и на одной пр мой, проход щей через эту ось.The rotary compressor (Fig.1, 2) contains a housing 1 with a working chamber 2 and a synchronization chamber (not shown conventionally), suction 3 and discharge windows 4, shafts 5, 6, on which pistons 7.8 are fixed, are placed in the housing 1 of which it has two end, two cylindrical and two radial surfaces, and in the synchronization chamber there is a shaft synchronization mechanism (not shown conventionally), interacting with the drive shaft 9 of the compressor. In the design embodiment shown in the drawings, both pistons 7.8 are hollow. A counterweight 10 is placed in the cavity of the piston 7, rigidly connected to the shaft b and the piston 8. The piston 8 and the counterweight 10 have equal moments of inertia, and their centers of gravity lie in one plane perpendicular to the axis of rotation of the shafts 5, 6. In the cavity the piston 8 is a counterweight 11. is rigidly connected to the disks 12, 13, which, in turn, are rigidly connected to the piston 7 and the shaft 5. In this case, the piston 7 and the counterweight 11 have equal moments of inertia, and their centers of gravity lie in the same plane perpendicular to the axis of rotation of the shafts 5. 6 and on one straight line passing through ithout this axis.

На фиг.З, 4 представлен вариант конструкции ротационного компрессора, в которой пор шень 7 выполнен пустотелым, а поршень 8 - сплошным. При этом противовес поршн 7 состоит из двух раздельных элементов 14, 15, закрепленных на дисках 12, 13. Поршень 7 имеет момент инерции, равный сумме моментов инерции элементов 14, 15; а приведенный центр т жести элементов 14, 15 лежит в одной плоскости с центром т жести поршн 7 и на одной пр мой , проход щей через ось вращени валов 5,6.On Fig.3, 4 presents a design of a rotary compressor, in which the pore 7 is hollow, and the piston 8 is solid. In this case, the counterweight of the piston 7 consists of two separate elements 14, 15, mounted on the disks 12, 13. The piston 7 has a moment of inertia equal to the sum of the moments of inertia of the elements 14, 15; and the reduced center of gravity of the elements 14, 15 lies in the same plane with the center of gravity of the piston 7 and on one straight line passing through the axis of rotation of the shafts 5.6.

Ротационный компрессор (фиг.1, 2, 3, 4) работает следующим образом, При вращении приводного вала 9 крут щий момент через механизм синхронизации передаетс The rotation compressor (Figs. 1, 2, 3, 4) operates as follows. When the drive shaft 9 rotates, the torque is transmitted through the synchronization mechanism

на валы 5, 6 и поршни 7. 8. При этом поршни 7, 8 вращаютс в камере 2 с переменной угловой скоростью так, что образованные имиторообразные рабочий чейки периодически измен ютсвой объем отминимальной величины до максимальной и наоборот. При этом в камере 2 осуществл етс цикл комп- римировани рабочего газа, при котором газ всасываетс через окно 3 и выталкиваетс через окно 4. При вращении вала 6 на поршень 8 и противовес 10 действуют равные и противоположные направленные центробежные силы, уравновешива ющие друг друга, вследствие чего на корпус 1 не передаютс никакие знакопеременные нагруз- ки, что практически исключает вибрацию компрессора. То же самое происходит и при вращении взаимно уравновешенных поршн 7 и противовеса 11 (или составных частей 14 и 15 противовеса, рассмотренных во вто- ром варианте конструкции). При этом важно отметить, что полна уравновешенность поршней 7, 8 и, следовательно, полна ликвидаци вибрации компрессора обеспечиваетс без увеличени габаритов компрессора при неизменном объеме рабочей камеры, что выгодно отличает предлагаемое устройство от других схем уравновешивани поршней роторов.onto shafts 5, 6 and pistons 7. 8. In this case, the pistons 7, 8 rotate in the chamber 2 with a variable angular velocity so that the formed imitator-shaped working cells periodically change their minimum volume to the maximum and vice versa. In this case, in the chamber 2, a working gas compression cycle is carried out, in which the gas is sucked in through the window 3 and pushed out through the window 4. When the shaft 6 is rotated, equal and opposite directed centrifugal forces counterbalancing each other act on the piston 8 and the counterweight 10. as a result, no alternating loads are transmitted to the housing 1, which virtually eliminates the vibration of the compressor. The same thing happens when the mutually balanced piston 7 and the counterweight 11 rotate (or the counterweight components 14 and 15 discussed in the second embodiment). It is important to note that the complete balance of the pistons 7, 8 and, therefore, the complete elimination of compressor vibration is ensured without increasing the dimensions of the compressor with a constant volume of the working chamber, which distinguishes the proposed device from other schemes for balancing the rotor pistons.

Таким образом, предлагаемое устрой- ство позвоп ет обеспечить снижение вибрации компрессора за счет уравновешивани Thus, the proposed device allows to reduce the vibration of the compressor by balancing

поршней путем размещени противовесов в полост х этих поршней. По сравнению с прототипом вибраци компрессора может быть снижена на 100%.pistons by placing counterweights in the cavities of these pistons. Compared to the prototype, the vibration of the compressor can be reduced by 100%.

Claims

1. A rotary compressor comprising a housing with suction and discharge windows, a working chamber and a synchronization chamber, concentric shafts located in the housing, each of which has sector-type pistons having end, cylindrical and radial surfaces, while the synchronization mechanism is located in the synchronization chamber shafts, and at least one of the pistons is hollow, with the exception of the fact that, in order to reduce vibration, the compressor is equipped with a counterweight placed in the inner cavity of the hollow pore wn, while the counterweight and piston located on opposite sides of the axis of rotation are rigidly connected to each other, their centers of gravity lie on one straight line, perpendicular to the axis of rotation of the shafts and intersecting it. and their moments of inertia are equal to each other.

2. The compressor according to claim 1, wherein the counterweight and the piston are rigidly connected to each other by means of end disks additionally installed in the compressor.

T1

FIG. 5