RU2014507C1

RU2014507C1 - Rotary machine

Info

Publication number: RU2014507C1
Authority: RU
Inventors: А.Э. Чамьян; М.Г. Миклашевский; И.Д. Ефимов; А.А. Баринов
Original assignee: Чамьян Арамис Эдуардович
Priority date: 1991-02-19
Filing date: 1991-02-19
Publication date: 1994-06-15

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: stator ring is arranged in housing with profiled inner surface and end plates. Mounted concentrically on shaft in the ring is rotor with slots which receive separating plates for reciprocating and forming the precompressing chamber under plates and suction and discharge chambers in the ring. On the delivery side of the plate there are longitudinal bores. On the inner surface of the end plates there are circular grooves for communication with longitudinal bores. End plates have through holes which bring grooves in communication with interior of housing. Plates are arranged in rotor for bringing the discharge chambers in communication with working medium discharge passage by means of bores. EFFECT: enhanced reliability. 4 cl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к двигателе-насосо- и компрессоростроению и может быть использовано в качестве насосов, вакуум-насосов, компрессоров и двигателей холодильных машин, медицинской и бытовой техники. The invention relates to an engine-pump and compressor engineering and can be used as pumps, vacuum pumps, compressors and engines of refrigeration machines, medical and household appliances.

Известен ротационно-пластинчатый компрессор, содержащий корпус, размещенное в нем статорное кольцо с профилированной внутренней поверхностью и торцовыми крышками, концентрично установленный в кольце на валу ротор с пазами, в которых размещены разделительные пластины с возможностью возвратно-поступательного перемещения и образования под пластинами полостей поджима, а в кольце - полостей всасывания и нагнетания, каналы подвода и отвода рабочей среды и выпускной клапан [1]. Known rotary vane compressor, comprising a housing, a stator ring placed therein with a profiled inner surface and end caps, a rotor with grooves concentrically mounted in the ring on the shaft, in which there are separation plates with the possibility of reciprocating movement and the formation of compression cavities under the plates, and in the ring - the suction and discharge cavities, channels for supplying and discharging the working medium and an exhaust valve [1].

Недостатком известного компрессора является создание в узкой щели между ротором и статорным кольцом, на поверхностях которых находится пленка смазывающей жидкости, потока рабочей среды с высокой скоростью (100-150 м/с), срывающего с пленки смазывающей жидкости мелкодисперсные капли (диаметр капель - десятые доли микрона). Такие мелкодисперсные капли смазывающей жидкости очень трудно осаждать внутри корпуса компрессора и они уносятся к потребителю, что требует постоянной подпитки компрессора смазывающей жидкостью и является недопустимым для потребителя. A disadvantage of the known compressor is the creation in a narrow gap between the rotor and the stator ring, on the surfaces of which there is a film of a lubricating fluid, a flow of a working medium with a high speed (100-150 m / s), tearing fine droplets from the film of a lubricating fluid (droplet diameter - tenths micron). Such finely divided droplets of lubricating fluid are very difficult to precipitate inside the compressor housing and they are carried away to the consumer, which requires constant replenishment of the compressor with lubricating fluid and is unacceptable to the consumer.

Известен ротационно-пластинчатый компрессор, содержащий корпус, размещенное в нем статорное кольцо с профилированной внутренней поверхностью и торцовыми крышками, концентрично установленный в кольце на валу ротор с пазами, в которых размещены разделительные пластины с возможностью возвратно-поступательного перемещения и образования под пластинами полостей поджима, а в кольце - полостей всасывания, и каналы подвода и отвода рабочей среды [2]. Known rotary vane compressor, comprising a housing, a stator ring placed therein with a profiled inner surface and end caps, a rotor with grooves concentrically mounted in the ring on the shaft, in which there are separation plates with the possibility of reciprocating movement and the formation of compression cavities under the plates, and in the ring - suction cavities, and channels for supplying and discharging the working medium [2].

Недостатком известного компрессора является то, что рабочая среда из полостей нагнетания поступает с высокой скоростью (100-150 м/с) в каналы отвода по узкой щели между ротором и статорным кольцом, на поверхности которых находится пленка смазывающей жидкости, образуя при этом мелкодисперсные капли смазывающей жидкости (диаметр капель - десятые доли микрона). Такие мелкодисперсные капли смазывающей жидкости очень трудно осаждать внутри корпуса компрессора и смазывающая жидкость уносится из компрессора к потребителю, что требует постоянной подпитки компрессора смазывающей жидкостью, а также является недопустимым для потребителя. A disadvantage of the known compressor is that the working medium from the injection cavities enters with high speed (100-150 m / s) into the exhaust channels along a narrow gap between the rotor and the stator ring, on the surface of which there is a film of lubricating fluid, forming fine droplets of the lubricating liquids (droplet diameter - tenths of a micron). Such fine droplets of lubricating fluid are very difficult to precipitate inside the compressor housing and the lubricating fluid is carried away from the compressor to the consumer, which requires constant feeding of the compressor with lubricating fluid, and is also unacceptable to the consumer.

Цель изобретения - повышение эффективности работы ротационной машины путем уменьшения утечек из машины капель смазывающей жидкости. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the rotary machine by reducing leaks from the machine droplets of lubricating fluid.

Это достигается тем, что в ротационной машине, содержащей корпус, размещенное в нем статорное кольцо с профилированной внутренней поверхностью и торцовыми крышками, концентрично установленный в кольце на валу ротор с пазами, в которых размещены разделительные пластины с возможностью возвратно-поступательного перемещения и образования под пластинами полостей, а в кольце - полостей всасывания и нагнетания, и каналы подвода и отвода рабочей среды, на напорной стороне каждой пластины выполнены продольные проточки, а на внутренней поверхности по меньшей мере, одной из крышек - кольцевые выемки с возможностью сообщения с продольными проточками, при этом в крышках дополнительно выполнены сквозные отверстия, сообщающие кольцевые выемки с полостью корпуса, а пластины размещены в роторе с возможностью сообщения полостей нагнетания посредством проточек с каналом отвода рабочей среды; кольцевые выемки расположены напротив полостей прижима; выемки на крышах выполнены дуговыми и ограничены радиальными плоскостями, проходящими соответственно за передней кромкой канала подвода, размещенного в кольце, и через точку касания ротора с кольцом; проточка в пластине выполнена А-образной формы, перекладина которой направлена в сторону кольца, в котором на участке контакта с ротором выполнена канавка, а в крышке - сквозной канал, сообщающий канавку с полостью корпуса. This is achieved by the fact that in a rotary machine containing a housing, a stator ring with a profiled inner surface and end caps placed in it, a rotor concentrically mounted in the ring on the shaft with grooves in which separation plates are arranged with the possibility of reciprocating movement and formation under the plates cavities, and in the ring - the suction and discharge cavities, and the channels for supplying and discharging the working medium, longitudinal grooves are made on the pressure side of each plate, and on the inner surface at least one of the covers is an annular recess with the possibility of communication with longitudinal grooves, while the covers are additionally provided with through holes communicating the annular recesses with the cavity of the housing, and the plates are placed in the rotor with the possibility of communicating the injection cavities by means of grooves with a working channel environment; annular recesses are located opposite the pressure cavities; the recesses on the roofs are made by arc and are limited by radial planes passing respectively behind the front edge of the inlet channel located in the ring, and through the point of contact of the rotor with the ring; the groove in the plate is A-shaped, the crossbar of which is directed towards the ring, in which a groove is made in the area of contact with the rotor, and in the lid there is a through channel communicating the groove with the body cavity.

На фиг. 1 изображен продольный разрез ротационной машины в варианте выполнения в разделительной пластине продольной проточки П-образной формы; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1 для варианта выполнения в разделительной пластине продольной проточки; на фиг. 4 - разделительная пластина с продольной проточкой; на фиг. 5 - то же, с продольной проточкой П-образной формы; на фиг. 6 - то же, с продольной проточкой на ее части; на фиг. 7 - разрез Б-Б на фиг. 4; на фиг. 8 - разрез В-В на фиг. 5; на фиг. 9 - разрез Г-Г на фиг. 6; на фиг. 10 - торцовая крышка с выемками, ограниченными радиальными плоскостями; на фиг. 11 - торцовая крышка с кольцевой выемкой. In FIG. 1 shows a longitudinal section through a rotary machine in an embodiment in a dividing plate of a longitudinal groove of a U-shape; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a section AA in FIG. 1 for an embodiment in a dividing plate of a longitudinal groove; in FIG. 4 - a dividing plate with a longitudinal groove; in FIG. 5 - the same, with a longitudinal groove of a U-shaped; in FIG. 6 - the same, with a longitudinal groove on its part; in FIG. 7 is a section BB in FIG. 4; in FIG. 8 is a section BB of FIG. 5; in FIG. 9 is a section GG in FIG. 6; in FIG. 10 - end cap with recesses bounded by radial planes; in FIG. 11 - end cap with an annular recess.

Ротационная машина содержит корпус 1, размещенное в нем статорное кольцо 2 с профилированной внутренней поверхностью 3, выполненной, например, в виде эллипса, овала или в виде четырех соединенных и попарно равных между собой дуг окружностей и со смещенными центрами дуг вдоль большой оси и др., и торцовыми крышками 4 и 5, концентрично установленный в статорном кольце 2 на валу 6 ротор 7 с пазами 8, в которых размещены разделительные пластины 9 с возможностью возвратно-поступательного перемещения и образования под разделительными пластинами 9 полостей 10 поджима, а в статорном кольце 2 - полостей 11 и 12 всасывания и нагнетания, и каналы 13 и 14 подвода и отвода рабочей среды. The rotary machine comprises a housing 1, a stator ring 2 placed therein with a profiled inner surface 3, made, for example, in the form of an ellipse, an oval, or in the form of four circular arcs connected and pairwise equal to each other and with offset centers of the arcs along the major axis, etc. , and end caps 4 and 5, a rotor 7 with grooves 8, concentrically mounted in the stator ring 2 on the shaft 6, in which the separation plates 9 are placed with the possibility of reciprocating movement and formation of a floor under the separation plates 9 stey 10 biasing, and the ring stator 2 - cavities 11 and 12 of suction and pressure, and channels 13 and 14, the working medium inlet and outlet.

На напорной стороне каждой разделительной пластины 9 выполнены продольные проточки 15, на внутренней поверхности по меньшей мере одной из торцовых крышек 4 и 5 выполнены кольцевые выемки 16 с возможностью сообщения с продольными проточками 15 разделительных пластин 9. По меньшей мере в одной из торцовых крышек 4 и 5 выполнены дополнительно сквозные отверстия 17, сообщающие кольцевые выемки 16 с полостью корпуса 1. Разделительные пластины 9 размещены в роторе 7 с возможностью сообщения полостей 12 нагнетания посредством продольных проточек 15 с каналом 14 отвода рабочей среды. On the pressure side of each dividing plate 9, longitudinal grooves 15 are made, on the inner surface of at least one of the end caps 4 and 5, annular recesses 16 are made with the possibility of communication with the longitudinal grooves 15 of the dividing plates 9. In at least one of the end caps 4 and 5, additional through holes 17 are made, communicating annular recesses 16 with the cavity of the housing 1. Dividing plates 9 are placed in the rotor 7 with the possibility of communicating the injection cavities 12 by means of longitudinal grooves 15 with 14 scrap removal work environment.

В одном из вариантов кольцевые выемки 16 расположены напротив полостей 10 поджима, а продольная проточка 15 выполнена через всю разделительную пластину 9. In one embodiment, the annular recesses 16 are located opposite the pressing cavities 10, and the longitudinal groove 15 is made through the entire dividing plate 9.

Кольцевые выемки 16 могут быть выполнены дуговыми и ограничены радиальными плоскостями, проходящими соответственно за передней кромкой канала 13 подвода, размещенного в статорном кольце 2, и по направлению вращения через первую точку касания ротора 7 со статорным кольцом 2. The annular recesses 16 can be made arcuate and limited by radial planes passing respectively behind the front edge of the inlet channel 13 located in the stator ring 2, and in the direction of rotation through the first contact point of the rotor 7 with the stator ring 2.

Возможен вариант выполнения продольной проточки 18 на части разделительной пластины 9, а кольцевых выемок 16 напротив продольной проточки 18. A possible embodiment of the longitudinal groove 18 on the part of the dividing plate 9, and the annular recesses 16 opposite the longitudinal groove 18.

Для компрессора, работающего на давлении 0,5 ати, радиальные плоскости проходят за передней кромкой канала 13 подвода на угле 78о от середины участка касания ротора 7 со статорным кольцом 2 и точку касания ротора 7 со статорным кольцом 2 на угле 166о. For a compressor operating at a pressure of 0.5 MPa, the radial planes extend beyond the leading edge of the inlet channel 13 at an angle of 78 ° from the middle of the touch section of the rotor 7 with the stator ring 2 and the touch point of the rotor 7 with the stator ring 2 at an angle of 166 °.

В варианте выполнения в разделительной пластине продольной проточки 15 П-образной формы, перекладина которой направлена в сторону статорного кольца 2, в статорном кольце 2 на участке контакта ротора 7 со статорным кольцом 2 выполнена канавка 19, а в торцовой крышке 4 - сквозной канал 20, сообщающий канавку 19 с полостью корпуса 1. In an embodiment, in the dividing plate of the longitudinal groove 15 of the U-shape, the crossbar of which is directed towards the stator ring 2, in the stator ring 2, a groove 19 is made in the contact area of the rotor 7 with the stator ring 2, and in the end cover 4 there is a through channel 20, communicating groove 19 with the cavity of the housing 1.

В этом же варианте кольцевые выемки 21 могут быть выполнены по всему кольцу или дуговыми и ограниченными радиальными плоскостями, проходящими соответственно за передней кромкой канала 13 подвода, размещенного в статорном кольце 2, и через точку касания ротора 7 со статорным кольцом. In the same embodiment, the annular recesses 21 can be made along the entire ring or arc and limited radial planes, passing respectively behind the front edge of the inlet channel 13, placed in the stator ring 2, and through the point of contact of the rotor 7 with the stator ring.

Ротационная машина в качестве компрессора работает следующим образом. Rotary machine as a compressor operates as follows.

При вращении ротора 7 разделительные пластины 9, увлекаемые ротором 7, под действием центробежных сил и сил газодинамического давления в полостях 10 поджима выдвигаются из пазов 8, прижимаются к внутренней поверхности 3 статорного кольца 2. При этом изменяются объем полостей 11 и 12 всасывания и нагнетания и происходит процесс сжатия и перемещения рабочей среды от канала 13 подвода к каналу 14 отвода. When the rotor 7 rotates, the dividing plates 9, carried away by the rotor 7, are pushed out of the grooves 8 under the action of centrifugal and gas-dynamic pressure forces in the pressure cavities 10, pressed against the inner surface 3 of the stator ring 2. The volume of the suction and discharge cavities 11 and 12 changes, and there is a process of compression and movement of the working medium from the inlet channel 13 to the outlet channel 14.

В варианте расположения кольцевых выемок 16 напротив полостей 10 поджима рабочая среда поступает из полостей 12 нагнетания через продольные проточки 15 разделительных пластин 9 в полости 10 поджима и далее по кольцевым выемкам 16 и дополнительным сквозным отверстиям 17 в полость корпуса 1 и в канал 14 отвода. In the arrangement of the annular recesses 16 opposite the pressing cavities 10, the working medium enters from the injection cavities 12 through the longitudinal grooves 15 of the separation plates 9 in the pressing cavity 10 and further along the annular recesses 16 and additional through holes 17 into the body cavity 1 and into the outlet channel 14.

В варианте выполнения на торцовых крышках 4 и 5 кольцевых выемок 16 дуговыми и ограниченными радиальными плоскостями рабочая среда из полостей 12 нагнетания поступает через продольные проточки 18 разделительных пластин 9 в кольцевые выемки 16 и дополнительные сквозные отверстия 17 в полость корпуса и в канал 14 отвода. In an embodiment, on the end caps 4 and 5 of the annular recesses 16 by arc and limited radial planes, the working medium from the injection cavities 12 enters through the longitudinal grooves 18 of the separation plates 9 into the annular recesses 16 and additional through holes 17 into the housing cavity and into the exhaust channel 14.

В двух указанных вариантах выполнения компрессора рабочая среда поступает в продольные проточки 15 или 18 в разделительных пластинах 9 по достаточно широкому зазору между ротором 7 и профилированной внутренней поверхностью 3 статорного кольца 2 с невысокой скоростью примерно 10-15 м/с, при этой скорости масляная пленка не срывается с поверхностей ротора 7 и статорного кольца 2 и не образуются мелкодисперные капли смазывающей жидкости. In the two indicated compressor embodiments, the working medium enters the longitudinal grooves 15 or 18 in the separation plates 9 at a sufficiently wide gap between the rotor 7 and the profiled inner surface 3 of the stator ring 2 with a low speed of about 10-15 m / s, at this speed the oil film does not break from the surfaces of the rotor 7 and the stator ring 2 and fine droplets of the lubricating fluid are not formed.

В варианте выполнения в каждой разделительной пластине 9 продольной проточки П-образной формы рабочая среда поступает из полости 12 нагнетания и продольную проточку 15 П-образной формы, когда разделительная пластина 9 приподнята над ротором 7 и имеется возможность втекания рабочей среды, и далее в кольцевые выемки 16 или 21 и дополнительные сквозные отверстия 17 в полость корпуса 1 и в канал 14 отвода, а также в канавку 19 статорного кольца 2 и сквозной канал 20 в полость корпуса 1 и в канал 14 отвода. In an embodiment, in each dividing plate 9 of the longitudinal U-shaped groove, the working medium enters from the injection cavity 12 and the longitudinal groove 15 of the U-shaped when the dividing plate 9 is raised above the rotor 7 and it is possible to leak in the working medium, and then into the annular recesses 16 or 21 and additional through holes 17 into the cavity of the housing 1 and into the channel 14 of the outlet, as well as into the groove 19 of the stator ring 2 and the through channel 20 into the cavity of the housing 1 and into the channel 14 of the outlet.

Когда же разделительная пластина 9 вдвигается в паз 8 ротора 7 и перекрывается продольная проточка 15 П-образной формы, рабочая среда только через канавку 19 статорного кольца 2 и сквозной канал 20 поступает в полость корпуса 1 и в канал 14 отвода. When the dividing plate 9 is pushed into the groove 8 of the rotor 7 and the longitudinal groove 15 of the U-shape is blocked, the working medium only enters the cavity of the housing 1 and the outlet channel 14 through the groove 19 of the stator ring 2 and the through channel 20.

В этом варианте выполнения компрессора рабочая среда по зазору между поверхностями ротора 7 и статорного кольца 2 протекает с невысокой скоростью примерно 10-15 м/с, не образуя мелко- дисперсных капель смазывающей жидкости, и поступает далее в продольные проточки 15 и в канавку 19 статорного кольца 2. In this embodiment of the compressor, the working medium flows through the gap between the surfaces of the rotor 7 and the stator ring 2 at a low speed of about 10-15 m / s without forming finely dispersed drops of the lubricating fluid, and then flows into the longitudinal grooves 15 and into the stator groove 19 rings 2.

Поперечные размеры продольных проточек 15 и 18 в разделительных пластинах 9 выбираются таким образом, что рабочая среда не имеет возможности образовывать мелкодисперсные капли смазывающей жидкости, которые в дальнейшем весьма затруднительно осадить в полости корпуса 1.. Так при толщине разделительной пластины 9, равной 2 мм, поперечный размер продольной проточки составляет 1 мм. The transverse dimensions of the longitudinal grooves 15 and 18 in the separation plates 9 are selected in such a way that the working medium is not able to form fine droplets of the lubricating liquid, which are then very difficult to deposit in the cavity of the housing 1 .. So, with the thickness of the separation plate 9 equal to 2 mm, the transverse dimension of the longitudinal groove is 1 mm.

Объем полости 12 нагнетания, образуемой после закрытия продольной проточки 15 П-образной формы разделительной пластины 9, до канавки 19 статорного кольца 2 является малым и при истечении рабочей среды из канавки 19 с невысокими скоростями 10-15 м/с не образуются мелкодисперсные капли смазывающей жидкости. The volume of the injection cavity 12, formed after closing the longitudinal groove 15 of the U-shaped dividing plate 9, to the groove 19 of the stator ring 2 is small and when the medium flows out of the groove 19 with low speeds of 10-15 m / s, fine droplets of the lubricating fluid are not formed .

Высота перекладины продольной проточки 15 П-образной формы в разделительной пластине 9 определяется из условия открытия продольной проточки 15 при достижении в полости 12 нагнетания давления, превышающего давление у потребителя, для того, чтобы не было перетока рабочей среды от потребителя в полость 12 нагнетания. Указанная высота перекладины продольной проточки 15 П-образной формы в разделительной пластине 9 определяется также и формой профилированной внутренней поверхности 3 статорного кольца 2. The height of the crossbar of the longitudinal groove 15 of the U-shaped in the dividing plate 9 is determined from the condition for opening the longitudinal groove 15 when the pressure in the cavity 12 is higher than the pressure of the consumer, so that there is no overflow of the working medium from the consumer into the pressure cavity 12. The specified height of the crossbar of the longitudinal groove 15 of the U-shaped in the dividing plate 9 is also determined by the shape of the profiled inner surface 3 of the stator ring 2.

Claims

1. ROTARY MACHINE, comprising a housing, a stator ring with a profiled inner surface and end caps placed inside it, a rotor with grooves concentrically mounted in the ring on the shaft, in which there are separation plates with the possibility of reciprocating movement and the formation of compression cavities under the plates, and in the ring - the suction and discharge cavities, and the channels for supplying and discharging the working medium, characterized in that, in order to increase work efficiency by reducing leakage from the machine, oil droplets of the washing liquid, longitudinal grooves are made on the pressure side of each plate, and annular recesses with the possibility of communication with longitudinal grooves are made on the inner surface of at least one of the covers, moreover, through holes additionally are made in the covers communicating the annular recesses with the body cavity, and the plates placed in the rotor with the possibility of communication of the injection cavities by means of grooves with a channel for removal of the working medium.

2. The machine according to claim 1, characterized in that the annular recesses are located opposite the pressing cavities.

3. The machine according to claims 1 and 2, characterized in that the recesses on the covers are made of arc and are limited by radial planes passing respectively behind the front edge of the inlet channel, placed in the ring, and through the point of contact of the rotor with the ring.

4. The machine according to claims 1 to 3, characterized in that the groove in the plate is U-shaped, the crossbar of which is directed towards the ring, in which a groove is made in the area of contact with the rotor, and in the lid there is a through channel communicating the groove with body cavity.