RU1791624C

RU1791624C - Rotary compressor

Info

Publication number: RU1791624C
Application number: SU904799244A
Authority: RU
Inventors: Виниамин Николаевич Замошников; Борис Николаевич Муринец-Маркевич; Игорь Евгеньевич Левчук
Priority date: 1990-03-05
Filing date: 1990-03-05
Publication date: 1993-01-30

Abstract

Использование: в системах, используемых дл нагнетани газов, з частности в роторных компрессорах. Цель: повышение производительности компрессора. Сущность изобретени : роторный компрессор содержит ступень сжати рабочего тела, включающую корпус с перегородками, в расточке которого установлен на валу ротор с секторными поршн ми с образованием рабочих камер, и механизм привода ротора, включающий электродвигатель, закрепленИзобретение относитс к области насо- со- и комлрессоростроени и может быть использовано дл нагнетани рабочего тела в автономных криогенных микросистемах активного действи .. Известна роторна машина, содержаща концентрично установленные корпус с вращающимис перегородками и ротор в нем с поршн ми, крышки с всасывающими и нагнетательными окнами, механизм синхронизации движени ротора и перегородок и привод. ный на его валу кривошип с размещенными на нем подшипниками качений, установленную на подшипниках втулку с закрепленными на ней пальцами и размещенное на последних центральное кольцо, св занное с роторами посредством муфт, оси кривошипа и вала электродвигател расположены между собой под углом, равным половине максимального угла поворота ротора, а оси пальцев и кривошипа проход т через точку пересечени осей валов компрессора и электродвигател , при этом компрессор снабжен, по меньшей мере, еще одной дополнительной ступенью сжати рабочего тела , клапанами и теплообменником, ступени компрессора св заны между собой кинема- . тически посредством муфты, а теплообменник размещен между ступен ми и выполнен в виде полого цилиндра с кольцевыми канавками , установленного в цилиндрическом корпусе теплообменника, имеющем каналы подвода и отвода рабочего тела, в которых расположены клапаны. Положительный эффект: повышение производительности компрессора . 5 ил. Недостатками вл ютс сложность и недолговечность конструкции. Известна роторна машина, содержаща корпус с всасывающими окнами два ротора с вращающимис лопатками, торцевые крышки с нагнетательными окнами, регулирующие диски, вал, планетарную передачу с шатуном и колен валом, зубчатую передачу и привод. Недостатки конструкции - сложность и недолговечность. Наиболее близким по технической сущности к предложенному вл етс роторный ел с -ч ю о N3 4 Usage: in systems used for pumping gases, in particular in rotary compressors. Goal: increase compressor performance. SUMMARY OF THE INVENTION: a rotary compressor comprises a stage for compressing the working fluid, including a housing with baffles, in the bore of which a rotor with sector pistons is mounted on the shaft to form working chambers, and a rotor drive mechanism including an electric motor is fixed. The invention relates to the field of pump and compressor building and can be used to pump the working fluid in autonomous active cryogenic microsystems. A rotary machine is known, comprising a concentrically mounted casing with aschayuschimis baffles and a rotor with pistons therein, with the lid suction and discharge windows synchronization mechanism movement and partitions the rotor and drive. a crank mounted on its shaft with rolling bearings mounted on it, a sleeve mounted on bearings with fingers fixed on it and placed on the latter by a central ring connected to the rotors by means of couplings, the axis of the crank and the motor shaft are located at an angle equal to half the maximum angle rotation of the rotor, and the axis of the fingers and crank pass through the intersection point of the axes of the compressor shafts and the electric motor, while the compressor is equipped with at least one additional compression stage and the working fluid, the valves and heat exchanger, a compressor stage are coupled together kinematics. virtually by means of a coupling, and the heat exchanger is placed between the steps and is made in the form of a hollow cylinder with annular grooves mounted in a cylindrical body of the heat exchanger having channels for supplying and discharging the working fluid in which the valves are located. Positive effect: increased compressor performance. 5 ill. The disadvantages are the complexity and fragility of the design. A known rotor machine comprising a housing with suction windows, two rotors with rotating blades, end caps with discharge windows, control discs, a shaft, a planetary gear with a connecting rod and crankshaft, a gear transmission and a drive. The design flaws are complexity and fragility. Closest to the technical nature of the proposed is a rotary spruce with n-th about N3 4

Description

компрессор, содержащий ступень сжати рабочего тела, включающую корпус с перегородками , в расточке которого установлен на валу ротор с секторными поршн ми с образованием рабочих камер и механизм привода ротора, включающий электродвигатель и закрепленный на его валу кривЪшигР с рШм;|о|еннь1ми на нем подшипниками качени , установленную на под- шип никах втулку с закрепленными на нейa compressor containing a stage of compression of the working fluid, including a housing with partitions, in the bore of which a rotor with sector pistons is mounted on the shaft to form working chambers, and a rotor drive mechanism, including an electric motor and a curved shaft with a rotary shaft mounted on its shaft; rolling bearings, a sleeve mounted on the bearings with fixed on it

пальцами и разМе щенно е на последнихfingers and placed on the last

ч .- .г- .аий - h .- .g .ai -

центральное кольцо, Св занное с роторамиcentral ring connected to rotors

посредством муфт, при этом оси кривошипа и вала электродвигател расположены между собой под углом, равным половине максимального угла поворота ротора, а оси пальцев и кривошипа проход т через точку пересечени осей валов компрессора и электродвигател .by means of couplings, while the axes of the crank and the shaft of the electric motor are located at an angle equal to half the maximum angle of rotation of the rotor, and the axes of the fingers and the crank pass through the intersection point of the axes of the compressor shafts and the motor.

Недостатком прототипа вл етс пониженна производительность вследствие низкого коэффициента наполнени .A disadvantage of the prototype is reduced productivity due to low fill factor.

Цель изобретени - повышение производительности компрессора за счет установки не менее одной дополнительной ступени сжати и межступенчатого теплообменника . :. . ..The purpose of the invention is to increase compressor productivity by installing at least one additional compression stage and an interstage heat exchanger. :. . ..

Поставленна цель достигаетс тем, что в известном роторном компрессоре, содержащем ступень сжати рабочего тела, включающую корпус с перегородками, в расточке которого установлен на валу ротор с секторными поршн ми с образованием рабочих камер, и механизм привода поршн , включающий электродвигатель и закрепленный на его валу кривошип с размещенными на нем подшипниками качени , установленную на подшипниках втулку с закрепленными на ней пальцами и размещенное на последних центральное кольцо, св занное с роторами посредством муфт, при этом оси кривошипа и вала электродвигател расположены между собой под углом , равным половине максимального угла поворота ротора, а оси пальцев и кривошипа проход т через точку пересечени осей валов компрессора и электродвигател , компрессор снабжен, почкрайней мере, одной дополнительной ступенью сжати рабочего тела и теплообменником, при этом ступени св заны между собой кинематически посредством муфт, а теплообменник размещен между ступен ми и .выполнен в виде полого цилиндра с кольцевыми канавками , установленного в цилиндрическом корпусе теплообменника, имеющем каналы подвода и отвода рабочего тела, в которых расположены клапаны. „На фиг. 1 схематично показан продольный разрез компрессора по электродвигателю; на фиг. 2 - продольный разрез А-А по цилиндрам компрессора; на фиг. 3 - поперечный разрез цилиндров Б-Б; на фиг. 4 -- продольный разрез А-А по цилиндрам двухступенчатого компрессора; на фиг. 5 - вариант продольного разреза А-А по цилиндрам .трехступенчатого компрессора.This goal is achieved by the fact that in the known rotary compressor containing a stage of compression of the working fluid, comprising a housing with partitions, in the bore of which a rotor with sector pistons is mounted on the shaft to form working chambers, and a piston drive mechanism comprising an electric motor and mounted on its shaft a crank with rolling bearings placed on it, a sleeve mounted on bearings with fingers fixed on it and a central ring placed on the latter, connected to the rotors by means of couplings, etc. In this case, the axis of the crank and the shaft of the electric motor are located at an angle equal to half the maximum angle of rotation of the rotor, and the axis of the fingers and the crank pass through the intersection point of the axes of the shafts of the compressor and electric motor, the compressor is equipped with at least one additional compression stage of the working fluid and a heat exchanger, the steps are kinematically connected to each other by means of couplings, and the heat exchanger is located between the steps and is made in the form of a hollow cylinder with annular grooves mounted in a cylindrical skom exchanger housing having inlet and outlet channels of the working medium, in which arranged valves. “In FIG. 1 schematically shows a longitudinal section of a compressor by an electric motor; in FIG. 2 - a longitudinal section aa along the cylinders of the compressor; in FIG. 3 is a transverse section of the cylinders BB; in FIG. 4 is a longitudinal section AA through the cylinders of a two-stage compressor; in FIG. 5 is a variant of a longitudinal section AA along the cylinders of a three-stage compressor.

Компрессор содержит встроенный асинхронный двигатель 1, у которого корпусThe compressor contains a built-in induction motor 1, in which the housing

2 выполнен за одно целое с картером 3, механизм 4 преобразовани вращательного движени вала 5 электродвигател 1 в не- полное поворотное движение ведомого вала 6 и два.роторных цилиндра 7 (ступ-ени2 is made in one piece with the crankcase 3, a mechanism 4 for converting the rotational movement of the shaft 5 of the electric motor 1 into an incomplete rotary movement of the driven shaft 6 and two rotary cylinders 7 (steps

сжати ), кинематически св занных между собой муфтами 8. Встроенный асинхронный электродвигатель- 1 состоит из статора 9, запрессованного в корпус 2, подшипникового щита 10. радиальных подшипников 11compression) kinematically connected by couplings 8. Built-in induction motor-1 consists of a stator 9, pressed into the housing 2, a bearing shield 10. radial bearings 11

и 12, короткозамкнутого ротора 13, установленного на ведомом валу 5, который снабжен кривошипом 14, расположенным под углом к общей оси коренных шеек вала 5, равным половине угла неполного поворотаand 12, a squirrel-cage rotor 13 mounted on a driven shaft 5, which is equipped with a crank 14, located at an angle to the common axis of the main necks of the shaft 5, equal to half the angle of incomplete rotation

ротора 15 с секторообразными поршн ми 16, и центром вращени , совпадающим с точкой пересечени общей оси коренных шеек вала 5 и оси вала 6, расположенного перпендикул рно j оси вала 5. Механизм 4the rotor 15 with sector-shaped pistons 16, and a center of rotation coinciding with the intersection point of the common axis of the main journals of the shaft 5 and the axis of the shaft 6, located perpendicular to the j axis of the shaft 5. Mechanism 4

преобразовани движени размещен в картере 3 и состоит из центрального кольца 17, снабженного двум оппозитными пальцами 18 и подвижно установленного на кривошипе 14 при помощи двух радиально-упорныхthe motion conversion is located in the crankcase 3 and consists of a central ring 17 provided with two opposing fingers 18 and movably mounted on the crank 14 with two angular contact

подшипников качени 19 и ведомого вала 6, подвижно установленного при помощи двух радиальных подшипников 20, смонтированных в крышках 21, и подвижно соединенного с пальцами 18 центрального кольца 17rolling bearings 19 and the driven shaft 6, movably mounted with two radial bearings 20 mounted in the covers 21, and movably connected to the fingers 18 of the Central ring 17

при помощи игольчатых подшипников 22.with needle bearings 22.

Кажда ступень сжати 7 состоит из цилиндрического корпуса 23, в котором диаметрально противоположно, закреплены секторообразные перегородки 24 и концентрично установлен в подшипниках 25 ротор 15 с диаметрально противоположно закрепленными на нем секторообразными поршн ми 16, клапанной доской 26 с всасывающими 27 и нагнетательными 28Each compression stage 7 consists of a cylindrical body 23, in which the sector-shaped partitions 24 are fixed diametrically opposite, and the rotor 15 is concentrically mounted in the bearings 25 with the sector-type pistons 16 diametrically oppositely mounted thereon, a valve plate 26 with suction 27 and delivery 28

клапанами и торцевой крышкой 29. В каждом роторном цилиндре 7 образуетс по четыре рабочей полости. На уплотн ющие поверхности (цилиндрические и торцевые)valves and end cap 29. Four working cavities are formed in each rotary cylinder 7. On sealing surfaces (cylindrical and end)

ротора 15 и поршней 16 нанесен тонкийthe rotor 15 and the pistons 16 applied thin

слой твердого самосмазывающего покрыти , облегчающий переработку и предохран ющий от задйров. В мертвых точках ротора 15 зазор между боковыми гран ми перегородок 24 и поршней 16 не превышаетa layer of hard self-lubricating coating that facilitates processing and protects against scuffing. At the dead points of the rotor 15, the gap between the side faces of the partitions 24 and the pistons 16 does not exceed

0,1-0,2 мм. С каждой стороны картера 30.1-0.2 mm. On each side of the crankcase 3

может быть установлено на одной геометрической оси несколько роторных цилиндров 7 с межступенчатыми встроенными холодильниками-теплообменниками 30 (фиг. 4 и 5).can be installed on the same geometric axis several rotor cylinders 7 with interstage integrated refrigerators, heat exchangers 30 (Fig. 4 and 5).

Каждый встроенный холодильник-теплообменник (фиг. 5) представл ет собой полый цилиндр 30 с кольцевыми канавками 31 дл прохода сжатого рабочего тела, нарезанными по периферии теплообменника 30, плотно установленную в корпусе 32 теШо- обменника, уплотн емую по торцам в стыке с клапанными досками 26 и образующую ресиверы 33 и 34. Картер закрыт крышкой 35.Each built-in refrigerator-heat exchanger (Fig. 5) is a hollow cylinder 30 with annular grooves 31 for the passage of a compressed working fluid, cut along the periphery of the heat exchanger 30, tightly mounted in the housing 32 of the heat exchanger, sealed at the ends in contact with the valve boards 26 and forming receivers 33 and 34. The crankcase is closed by a lid 35.

Компрессор работает следующим образом .The compressor operates as follows.

При вращении вала 5 электродвигател 1 оси кривошипа 14 и центрального кольца 17 описывают коническую поверхность, вершина которой совпадает с центром вращени - точкой пересечени осей валов 5 и б кривошипа 14 и пальцев 8. наклон образующей конуса равен углу р0- При этом обща ось пальца 18 удерживаетс валом 6 в плоскости, перпендикул рной оси ведомого вала 6, в результате чего сложное движение центрального кольца 17 разлагаетс на вращательном движении относительно кривошипа 14 и неполноповоротное движение пальцев 18 в плоскости, перпендикул рной оси ведомого вала 6, т. е. в неполноповоротное движение ведомого вала 6, муфт 8 и роторов 15 (поворот по часовой стрелке и поворот против часовой стрелки).When the shaft 5 of the electric motor 1 rotates, the axles of the crank 14 and the central ring 17 describe a conical surface whose vertex coincides with the center of rotation — the intersection point of the axes of the shafts 5 and b of the crank 14 and the fingers 8. The inclination of the generatrix of the cone is equal to the angle p0. is held by the shaft 6 in a plane perpendicular to the axis of the driven shaft 6, as a result of which the complex movement of the central ring 17 decomposes in a rotational motion relative to the crank 14 and a half-turn movement of the fingers 18 in a plane perpendicular to axis of the driven shaft 6, i.e., in the quarter-turn movement of the driven shaft 6, couplings 8 and rotors 15 (clockwise rotation and counterclockwise rotation).

При повороте ротора 15 (фиг. 3) по часовой стрелке впереди поршней 16 в полост х В и Г происходит сначала сжатие рабочего тела до давлени нагнетани , а затем после открыти нагнетательных клапанов 28 - выталкивание рабочего тела в ресивер высокого давлени . Сзади поршней 16 в полост х Д и Е происходит в это врем сначала расширение рабочего тела из мертвого пространства полостей Д и Ё до давлени всасывани , .а затем после открыти всасывающих клапанов 27- наполнение полостей Д и Е из ресивера низкого давлени .When the rotor 15 (Fig. 3) is rotated clockwise in front of the pistons 16 in the cavities B and D, the working fluid is first compressed to discharge pressure, and then after opening the pressure valves 28, the working fluid is pushed into the high pressure receiver. At the same time, behind the pistons 16 in the cavities D and E, the working fluid first expands from the dead space of the cavities D and E to the suction pressure, and then after opening the suction valves 27, the cavities D and E are filled from the low pressure receiver.

При повороте ротора 15 против часовой стрелки впереди поршней 16 в полост х Д и Е происходит сначала сжатие рабочего тела до давлени нагнетани , а затем после открыти нагнетательных клапанов 28 - выталкивание рабочего тела в ресивер высокого давлени . Сзади поршней 16 в полост х В и Г происходит в это врем сначала расширение рабочего тела из мертвого пространства полостей В и Г до давлени вса- сывани , а затем после открыти When the rotor 15 is rotated counterclockwise in front of the pistons 16 in the cavities D and E, the working fluid is first compressed to discharge pressure, and then, after opening the pressure valves 28, the working fluid is pushed into the high pressure receiver. Behind the pistons 16 in the cavities B and D, at this time, the working fluid first expands from the dead space of the cavities B and D to the suction pressure, and then after opening

всасывающих клапанов 27 - наполнение полостей В и Г из ресивера низкого давлени . Далее процесс компримировани рабочего тела в полост х В и Г, Д и Е повтор етс .suction valves 27 - filling cavities B and D from a low pressure receiver. Next, the process of compressing the working fluid in the cavities B and D, D and E is repeated.

5При многоступенчатом сжатии рабочее тело охлаждаетс до начальной температуры в межступенчатых встроенных холодильниках-теплообменниках . В процессе нагнетани через открытые клапаны 28 сжа10 тое рабочее тело выталкиваетс в ресивер : 33 и частично перекачиваетс по кольцевым канавкам 31 в ресивер 34, отдава тепло сжати втулке 30 и корпусу 32 теплообменника , от которого тепло непрерывно отво15 .дитс в окружающую среду. Процесс охлаждени сжатого рабочего тела протекает интенсивно. При этом температура теплообменника 30 и корпуса 32 повышаютс , В процессе расширени нагнетательные5With multi-stage compression, the working fluid is cooled to the initial temperature in the inter-stage built-in refrigerator-heat exchangers. In the process of pumping through open valves 28, the compressed working fluid is pushed into the receiver: 33 and partially pumped along the annular grooves 31 to the receiver 34, transferring heat of compression to the sleeve 30 and the heat exchanger body 32, from which the heat is continuously removed to the environment. The cooling process of the compressed working fluid is intensive. In this case, the temperature of the heat exchanger 30 and the housing 32 increase. During the expansion, the discharge

0 клапаны 28 закрыты, сжатое рабочее тело перетекает по кольцевым канавкам 31 из ресивера 33 в ресивер 34 до выравнивани давлени в них продолжает охлаждатьс в канавках 31. В процессе всасывани клапа-.0, the valves 28 are closed, the compressed working fluid flows along the annular grooves 31 from the receiver 33 into the receiver 34 until the pressure equalization in them continues to cool in the grooves 31. During the suction valve.

5 ны 27 открываютс и сжатое рабочее тело полностью перетекает из ресиверов 34 и 33 в рабочие полости цилиндров, при этом, сжатое рабочее тело, перетекающее по канавкам 31, охлаждаетс окончательно. В5, open 27 and the compressed working fluid flows completely from the receivers 34 and 33 into the working cavities of the cylinders, while the compressed working fluid flowing through the grooves 31 is completely cooled. AT

0 процессе сжати клапаны 27 и 28 закрыты,0 the compression process, the valves 27 and 28 are closed,

рабочее тело в каналах 31 неподвижно, отthe working fluid in the channels 31 is stationary, from

корпуса 32 тепло продолжает отводитьс вhousing 32, heat continues to be removed to

окружающую среду и температура втулки 30 environment and sleeve temperature 30

и корпуса 32 понижаетс до начальной. Да5 лее цикл охлаждени сжатого рабочего тела, теплообменника 30 и корпуса 32 повтор ет ..с - ,..., . ,;:l .:,,.i.;.,.: ..;....,„- .,,and the housing 32 is lowered to the initial one. Next, the cooling cycle of the compressed working fluid, heat exchanger 30 and housing 32 repeats ..c -, ...,. ,;: l.: ,,. i.;.,.: ..; ...., „-. ,,

При заданных потребл емой мощности и давлении нагнетани рабочего тела и по0 сто нкой величине мертвого пространства цилиндра производительность компрессора определ етс повышением коэффициента наполнени ЦМлйндрюв,; котбрый зависит от степени сжати в ступени и рода рабочегоFor a given power consumption and discharge pressure of the working fluid and a constant value of dead space of the cylinder, the compressor productivity is determined by an increase in the filling coefficient Tsmlyndruv; which depends on the degree of compression in the step and the kind of worker

5 тела. По сравнению с одноступенчатым в двухступенчатом компрессоре производительность повышаетс в 1,5 раза, в трехступенчатом в 1,7 раза, в четырехступенчатом в.1,8 раза и т. д.5 bodies. Compared with a single-stage compressor in a two-stage compressor, productivity is increased 1.5 times, in a three-stage compressor 1.7 times, in a four-stage compressor 1.8 times, etc.

0 По сравнению с прототипом объемна производительность за вл емого компрессора повышаетс в 1,7 раза.0 Compared with the prototype, the volumetric productivity of the claimed compressor is increased by 1.7 times.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION 5 A rotary compressor comprising a stage for compressing a working fluid, including a housing with baffles, in the bore of which a rotor with sector pistons is mounted on the shaft to form working chambers, and

the rotor drive mechanism, including an electric motor, mounted on its pallet with a crank with rolling bearings mounted on it, a sleeve mounted on bearings with fingers fixed on it and placed on the latter, a central ring connected to the rotors by means of couplings, while the axis of the crank and shaft the switchgear is located between itself G1 OD with an angle equal to half the maximum maximum rotation of the rotor; and the axis of the fingers ткк (эШШ11б11ии 11 11 11 11 11 11 11 проход 11 passes through the intersection point of the axes of the compressor

0

an electric motor, characterized in that, in order to increase productivity, the compressor is equipped with at least one additional stage of compression of the working fluid, valves and a heat exchanger, the steps being kinematically connected to each other by means of a coupling, and the heat exchanger is placed between the stages and is made in the form of a cylinder with annular grooves installed in a cylindrical body of a heat exchanger having channels for supplying and discharging a working fluid in which the valves are located.

fr29l6il

6 JL JL JL MJL2- ® &