RU2046194C1

RU2046194C1 - Horizontal spiral machine

Info

Publication number: RU2046194C1
Authority: RU
Inventors: Иван Акимович Сакун
Original assignee: Иван Акимович Сакун
Priority date: 1991-11-29
Filing date: 1991-11-29
Publication date: 1995-10-20

Abstract

FIELD: compressor engineering. SUBSTANCE: fixed and movable spirals are mounted inside the housing provided with the cover. The movable spiral is movably connected to the eccentric shaft set in bearings and having counterweight and passages at the middle part. One of two arresting baffles is provided with openings and mounted in the plane defined by the cover and spirals. The other baffle is arranged in the plane defined by the housing and casing. Two adjusting screws are mounted at the bottom part of the housing in the space between the housing and casing. The first screw is provided with a reducing valve. The other screw is provided with a check valve. One or multi-entrance thread are made on the outer side of the counterweight. The impeller is mounted on the shaft near the counterweight. One of the bushings are smooth and has slots and rigidly secured to the housing. The other bushing is perforated and threaded and mounted in the space of the first bushing for permitting axial movement. The part of the shaft in the zone of the bushings is provided with inclined grooves. EFFECT: enhanced efficiency. 5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к компрессоростроению, и может быть использовано в спиральных компрессорах, газовых моторах и расширителях (детандерах). The invention relates to mechanical engineering, in particular to compressor engineering, and can be used in scroll compressors, gas engines and expanders (expanders).

Известны горизонтальные спиральные машины (СПМ), содержащие вал с эксцентриком и противовесом, подвижную и неподвижную спирали, корпус, противоповоротное устройство, уплотнение вала, систему смазывания и некоторые другие вспомогательные узлы и детали (патенты США N 4457674, 4580956, 4468181, 4468178, опублик. 1984, и заявка Японии N 60-135691). Known horizontal spiral machines (SPM) containing a shaft with an eccentric and a counterweight, a movable and fixed spiral, a housing, an anti-swivel device, a shaft seal, a lubrication system, and some other auxiliary components and parts (US Pat. Nos. 4,457,674, 4,580,956, 4,468,181, 4,468,178, published . 1984, and Japanese application N 60-135691).

В качестве прототипа выбрана СПМ, содержащая корпус, установленные в нем подвижную и неподвижную спирали, вал с эксцентриком и противовесом, противоповоротное устройство и систему смазывания (патент США N 4932845, кл. F 04 C 18/04, 1990). As a prototype, a SPM was selected, comprising a housing, movable and fixed spirals installed in it, a shaft with an eccentric and a counterweight, an anti-swivel device and a lubrication system (US patent N 4932845, class F 04 C 18/04, 1990).

В существующих конструкциях СПМ проблема смазывания трущихся деталей, а также уплотнения зазоров и отвода теплоты решается более-менее удовлетворительно при вертикальном расположении вала СПМ. In existing SPM designs, the problem of lubricating rubbing parts, as well as sealing gaps and heat dissipation, is solved more or less satisfactorily with a vertical arrangement of the SPM shaft.

Однако и при этом система смазывания предусматривает наличие внешнего масляного насоса либо подвода в маслосборник сжатого рабочего вещества, что увеличивает массу и габариты СПМ и не обеспечивает надежность функционирования системы, особенно при горизонтальном или наклонном положении вала СПМ. В этих случаях масло скапливается в нижней части корпуса СПМ, сбоку спиралей, тратится работа на барботаж, от чего масло нагревается, происходит его вспенивание. Работа СПМ становится ненадежной. Такие условия работы характерны прежде всего для транспортных машин автомобильных и судовых, у которых дифферент может достигать более 10^о.However, even this lubrication system provides for the presence of an external oil pump or a supply of compressed working substance to the oil sump, which increases the mass and dimensions of the PSD and does not ensure the reliability of the system, especially when the shaft of the PSD is horizontal or inclined. In these cases, oil accumulates in the lower part of the SPM housing, on the side of the spirals, work is spent on bubbling, from which the oil heats up, and it foams. The work of the JMP becomes unreliable. Such working conditions are typical primarily for automobile and ship transport vehicles, in which the trim can reach more than 10 ^° .

Техническая задача состоит в обеспечении надежной работы машины за счет улучшения циркуляции смазки даже при значительных крене и дифференте, а также тряске и качке. The technical task is to ensure reliable operation of the machine by improving the circulation of the lubricant, even with significant roll and differential, as well as shaking and pitching.

Технический результат достигается тем, что машина, содержащая корпус с крышкой и размещенные в нем неподвижную и подвижную спирали, причем последняя подвижно соединена с эксцентриком вала, установленным в подшипниках и имеющим противовес и каналы в средней части, кожух и противоповоротное устройство, снабжена двумя ограничительными перегородками с отверстиями, одна из которых установлена в полости, образованной крышкой и спиралями, а другая в полости, образованной корпусом и кожухом, регулирующими винтами, один из которых установлен в нижней части корпуса в полости между корпусом и кожухом и снабжен редукционным клапаном, крыльчаткой, установленной на валу вблизи противовеса, втулками, одна из которых выполнена гладкой и с прорезями и жестко закреплена на корпусе, а другая выполнена с перфорацией и нарезкой и установлена в полости первой втулки с возможностью осевого перемещения, при этом участок вала в зоне размещения втулок выполнен с наклонными канавками на поверхности, а на внешней поверхности противовеса выполнена одно- или многозаходная нарезка. The technical result is achieved by the fact that the machine, comprising a housing with a cover and fixed and movable spirals housed in it, the latter being movably connected to a shaft eccentric mounted in bearings and having a counterweight and channels in the middle part, a casing and an anti-swivel device, is equipped with two restrictive partitions with holes, one of which is installed in the cavity formed by the lid and spirals, and the other in the cavity formed by the body and casing, adjusting screws, one of which is installed in the lower part of the housing in the cavity between the housing and the casing and is equipped with a pressure reducing valve, an impeller mounted on the shaft near the counterweight, bushings, one of which is smooth and with slots and rigidly fixed to the housing, and the other is made with perforation and cutting and installed in the cavity of the first bushings with the possibility of axial movement, while the shaft portion in the area of the bushings is made with inclined grooves on the surface, and on the outer surface of the counterweight is made single or multiple cutting.

На фиг. 1 представлен один из вариантов горизонтальной СПМ горизонтального спирального компрессора (СПК), продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows one of the options for horizontal SPM horizontal scroll compressor (SPK), a longitudinal section; in FIG. 2, section AA in FIG. 1.

Предложенный СПК содержит корпус 5 с крышкой 1 и размещенными в ней неподвижной 2 и подвижной 3 спиралями, причем последняя подвижно соединена с эксцентриком вала 10, установленным в подшипниках и имеющим каналы в средней части, кожух 17 и противоповоротное устройство 4 с шариковыми опорами. На валу 10 закреплены противовес 19, имеющий на внешней поверхности одно- или многозаходную нарезку, и рядом с ним крыльчатка 16. Детали 19 и 16 предназначены для придания маслу необходимой скорости перемещения по каналам 6, 14, 21 и 24. Со стороны наружного конца вала 10 установлен узел уплотнения вала пружина 8 и уплотнительный диск 27. Под пружиной 8 на вал 10 установлена с возможностью осевого перемещения втулка 9 с нарезкой на наружной поверхности и перфорацией. Под втулкой 9 на наружной поверхности вала 10 имеются спиральные канавки 11 полукруглого сечения, которые вместе с деталями 8, 9 и неподвижной втулкой 12 с прорезями обеспечивают поступление масла в продольные каналы в средней части тела вала 10 (показаны штриховыми линиями), причем далее масло через каналы 26 поступает на противоповоротное устройство 4 с шариковыми опорами. В масляных каналах 14, 21 корпуса 5 установлены специальные регулирующие винты 7, 15 и 20, причем в последнем из них установлен обратный клапан, а в регулирующем винте 15 редукционный клапан. Винтами 7, 15, 20 регулируется расход масла, циркулирующего в системе смазывания, а доступ к ним обеспечивается через заглушаемые отверстия 18. The proposed SEC contains a housing 5 with a cover 1 and fixed in it 2 and movable 3 spirals, the latter being movably connected to an eccentric shaft 10 mounted in bearings and having channels in the middle part, a casing 17 and an anti-swivel device 4 with ball bearings. A counterweight 19 is mounted on the shaft 10, having a single or multi-thread cutting on the outer surface, and an impeller 16 next to it. Parts 19 and 16 are designed to give the oil the necessary speed of movement along the channels 6, 14, 21 and 24. From the outer end of the shaft 10, the shaft seal assembly spring 8 and the sealing disk 27 are installed. Under the spring 8, the sleeve 9 is mounted with the possibility of axial movement of the sleeve 9 with a thread on the outer surface and perforation. Under the sleeve 9 on the outer surface of the shaft 10 there are spiral grooves 11 of a semicircular section, which together with parts 8, 9 and a stationary sleeve 12 with slots provide oil flow into the longitudinal channels in the middle of the shaft body 10 (shown by dashed lines), and further the oil through channels 26 enters the anti-rotation device 4 with ball bearings. In the oil channels 14, 21 of the housing 5, special control screws 7, 15 and 20 are installed, and in the last of them a check valve is installed, and in the control screw 15 is a pressure reducing valve. Screws 7, 15, 20 regulate the flow of oil circulating in the lubrication system, and access to them is provided through muffled holes 18.

При горизонтальном положении СПК и вала 10 масло под действием гравитационных сил сливается в нижнюю часть СПК, заполняет полости Е₁, Е₂ и каналы 24 (фиг. 2), причем последние всегда должны быть заполненными до уровня, определяемого ограничительными перегородками, установленными в этих полостях. Это обеспечивается положением верхнего уровня ограничительной перегородки 23 с отверстиями в полости Е₁ благодаря наличию в ней отверстий 25. Кроме того, перегородка 23 предохраняет масло от вспенивания, поскольку не дает окунаться в масло подвижной спирали 3 (фиг. 1).With the horizontal position of the SPK and shaft 10, oil under the influence of gravitational forces merges into the lower part of the SPK, fills the cavities E ₁ , E ₂ and channels 24 (Fig. 2), and the latter must always be filled to the level determined by the restrictive partitions installed in these cavities. This is ensured by the position of the upper level of the restrictive partition 23 with holes in the cavity E ₁ due to the presence of holes 25 in it. In addition, the partition 23 protects the oil from foaming, since it does not allow the movable spiral 3 to dip into the oil (Fig. 1).

Полость Е₂, образованная между кожухом 17 и корпусом 5, также заполнена маслом до того же уровня, что и полость Е₁, и также имеет ограничительную перегородку с отверстиями (не показанную на фигурах).The cavity E ₂ formed between the casing 17 and the housing 5 is also filled with oil to the same level as the cavity E ₁ , and also has a restrictive partition with holes (not shown in the figures).

Полости, обозначенные Е₁ и Е₂заполнены маслом настолько, чтобы обеспечить нормальную работу СПМ. Этому способствуют ограничительные перегородки с отверстиями, особенно необходимые при дифференте СПМ, так как они не позволяют подняться уровню масла до края подвижной спирали.The cavities indicated by E ₁ and E _{2 are} filled with oil enough to ensure the normal operation of the PSD. This is facilitated by restrictive partitions with holes, which are especially necessary for the differential PSD, since they do not allow the oil level to rise to the edge of the movable spiral.

Болты 13 и 22 соединяют кожух 17 с корпусом 5 и могут быть использованы для закрепления СПК на раме. Bolts 13 and 22 connect the casing 17 to the housing 5 and can be used to secure the SPK to the frame.

Система смазывания работает следующим образом. The lubrication system operates as follows.

Из полости Е₁ масло поступает через каналы к вращающемуся вместе с валом 10 противовесу 19, имеющему на внешней поверхности одно- или многозаходную нарезку. За счет шнекового эффекта масло перемещается вдоль оси СПК в сторону наружного конца вала 10. Далее оно проходит через лопасти крыльчатки 16, где получает дополнительный импульс, и через каналы 6 и 14 поступает в камеру узла уплотнения наружного конца вала 10. Здесь масло проходит через кольцевой зазор между неподвижной втулкой 12 и диском 27 уплотнения и через зазоры между витками пружины 8, после чего поступает во впадины нарезки втулки 9. Затем по спиральным канавкам 11 масло проходит через тангенциально направленные поперечные отверстия в теле вала 10 и наклонный продольный канал и достигает основания подвижной спирали 3. Здесь масло охлаждает подвижную спираль 3 и уходит через каналы 26 к шариковым опорам противоповоротного устройства 4. Регулирование потока масла при горизонтальном или близком к нему положении достигается за счет соответствующего положения регулирующих винтов 7, 15, 20.From the cavity E _{1, the} oil flows through the channels to the counterweight 19 rotating together with the shaft 10, which has a single or multiple cut on the outer surface. Due to the screw effect, the oil moves along the axis of the SEC towards the outer end of the shaft 10. Then it passes through the impeller blades 16, where it receives an additional impulse, and through the channels 6 and 14 it enters the chamber of the seal assembly of the outer end of the shaft 10. Here, the oil passes through the annular the gap between the stationary sleeve 12 and the sealing disk 27 and through the gaps between the turns of the spring 8, after which it enters the grooves of the cutting sleeve 9. Then, along the spiral grooves 11, the oil passes through the tangentially directed transverse holes in the body shaft 10 and an inclined longitudinal channel and reaches the base of the movable spiral 3. Here, the oil cools the movable spiral 3 and leaves through the channels 26 to the ball bearings of the anti-rotation device 4. Regulation of the oil flow at a horizontal or close position is achieved by the corresponding position of the adjusting screws 7, 15, 20.

При значительном отклонении продольной оси СПМ от горизонтального положения, например до 10^о и более, для надежной работы системы смазывания важное значение имеют размер полостей Е₁ и Е₂ и расположение ограничительной перегородки 23 с отверстиями (и аналогичной в полости Е₂), а также отверстий 25.With a significant deviation of the longitudinal axis of the PSD from a horizontal position, for example, up to 10 ^° or more, for the reliable operation of the lubrication system, the size of the cavities E ₁ and E ₂ and the location of the restrictive partition 23 with holes (and similar in the cavity E ₂ ) are important, as well as holes 25.

При дифференте СПК в сторону наружного конца вала масло частично перемещается в полость Е₂, однако благодаря наличию в ней ограничительной перегородки с отверстиями, аналогичной перегородке 23, каналы 21 и 24 остаются заполненными маслом. При дифференте СПК в противоположную сторону переливу масла из полости Е₂ в полость Е₁ воспрепятствует обратный клапан винта 20.With the differential SPK towards the outer end of the shaft, the oil partially moves into the E ₂ cavity, however, due to the presence of a restrictive partition with holes similar to the partition 23, the channels 21 and 24 remain filled with oil. When differentiating the SEC in the opposite direction, oil overflow from the E ₂ cavity to the E ₁ cavity will be prevented by the screw check valve 20.

Предложенная система смазывания является автономной и не требует использования энергии рабочего вещества для обеспечения циркуляции масла. The proposed lubrication system is autonomous and does not require the use of the energy of the working substance to ensure oil circulation.

В предложенном горизонтальном СПК для перемещения масла используются центробежный и шнековый (элеваторный) эффекты, реализуемые деталями 8, 9, 11, 16, 19. Не в каждой горизонтальной СПМ в ее системе смазывания необходимо применение всех указанных элементов, обеспечивающих перемещение масла. Их число (или набор), как и сочетание, и последовательность расположения определяются многими факторами, основными из которых являются параметры СПМ давление нагнетания, перепад давления (нагнетания всасывания), вязкость масла, кинематические параметры элементов, а также конструктивные особенности машины. Однако для всех горизонтальных СПМ с встроенной системой смазывания необходимы полости, заполненные до определенного уровня маслом, и принудительное механическое его перемещение. In the proposed horizontal SPK, centrifugal and screw (elevator) effects are used to move the oil, which are implemented by parts 8, 9, 11, 16, 19. Not every horizontal SPM in its lubrication system requires the use of all these elements that ensure the movement of oil. Their number (or set), as well as the combination, and the sequence of location are determined by many factors, the main of which are the parameters of the PSD discharge pressure, differential pressure (suction discharge), oil viscosity, kinematic parameters of the elements, as well as the design features of the machine. However, for all horizontal PSDs with an integrated lubrication system, cavities filled to a certain level with oil and its forced mechanical movement are necessary.

Указанные элементы конструкции ограничительные перегородки с отверстиями, система регулирующих винтов, противовес с нарезкой на внешней поверхности, крыльчатка, втулка с прорезями, втулка с нарезкой и выполняемые перечисленными элементами функции не встречаются в существующих конструкциях СПМ. These structural elements are restrictive partitions with holes, a system of adjusting screws, a counterweight with a thread on the outer surface, an impeller, a sleeve with slots, a sleeve with a thread and the functions performed by these elements are not found in existing designs of the JMP.

Claims

1. HORIZONTAL SPIRAL MACHINE, comprising a housing with a cover and fixed and movable spirals housed in it, the latter being movably connected to a shaft eccentric mounted in bearings and having a counterweight and channels in the middle part, a casing and an anti-swivel device, characterized in that the machine is equipped with two restrictive partitions with openings, one of which is installed in the cavity formed by the lid and spirals, and the other in the cavity formed by the body and casing.

2. The machine according to claim 1, characterized in that it is equipped with adjusting screws, two of which are installed in the lower part of the housing in the cavity between the housing and the casing, the first equipped with a pressure reducing valve, and the second with a check valve.

3. The machine according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that on the outer surface of the counterweight is made single or multiple cutting.

4. The machine according to paragraphs. 1 to 3, characterized in that it is equipped with an impeller mounted on a shaft near the counterweight.

5. The machine according to claims 1 to 4, characterized in that it is equipped with bushings, one of which is made smooth and with slots and is rigidly fixed to the body, and the other is made with perforation and cutting and mounted in the cavity of the first sleeve with the possibility of axial movement, this section of the shaft in the area of placement of the sleeves is made with inclined grooves.