RU216410U1

RU216410U1 - SCROLL COMPRESSOR

Info

Publication number: RU216410U1
Application number: RU2022134266U
Authority: RU
Inventors: Руслан Равилевич Якупов; Виктор Николаевич Налимов; Андрей Юрьевич Жидков; Михаил Юрьевич Вольных; Роман Николаевич Миловидов; Дмитрий Геннадьевич Соколов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ТРАКС" (ООО "ТРАКС")
Filing date: 2022-12-26
Publication date: 2023-02-02

Abstract

Полезная модель относится к спиральным роторным машинам. Спиральный компрессор содержит цилиндрический корпус, в котором установлены неорбитальный спиральный элемент с возможностью осевого перемещения вдоль корпуса под воздействием давления и орбитальный спиральный элемент, взаимодействующий с неорбитальным спиральным элементом с образованием камер сжатия. Каждый упомянутый спиральный элемент включает торцевой диск с размещенной на нем спиралью. В пазах, выполненных на свободных торцах спиралей, размещены торцевые уплотнители, которые выступают из паза. При этом торцевые уплотнители выполнены из фторопластовой композиции. Технический результат - повышение эффективности работы спирального компрессора. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

The utility model relates to spiral rotary machines. SUBSTANCE: scroll compressor contains a cylindrical housing in which a non-orbital scroll element is installed with the possibility of axial movement along the housing under the influence of pressure and an orbital scroll element interacting with the non-orbital scroll element to form compression chambers. Each mentioned spiral element includes an end disk with a spiral placed on it. In the grooves made on the free ends of the spirals, end seals are placed, which protrude from the groove. In this case, the end seals are made of a fluoroplastic composition. EFFECT: increased efficiency of the scroll compressor. 3 w.p. f-ly, 2 ill.

Description

Область техники, к которой относится полезная модельField of technology to which the utility model belongs

Полезная модель относится к спиральным роторным машинам, а именно к спиральному компрессору, и предназначена для использования в составе холодильных установок и систем кондиционирования воздуха, в том числе на установках подвижного типа (транспортных средствах, вращающихся устройствах и т.д.).The utility model relates to scroll rotary machines, namely to a scroll compressor, and is intended for use as part of refrigeration and air conditioning systems, including mobile units (vehicles, rotating devices, etc.).

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники известен спиральный компрессор [Патент № RU142239, МПК F04C 18/02, F04C29/02, опубл. 20.06.2014], содержащий цилиндрический корпус с расположенными в нем двумя спиральными элементами, каждый состоит из торцевого диска и эвольвентной спирали. Один из спиральных элементов жестко закреплен в корпусе, другой вставлен в неподвижный спиральный элемент с возможностью совершения орбитального движения с эксцентриситетом относительно неподвижного спирального элемента. При этом для снижения обратных перетечек рабочей среды через зазор между спиралью и ответным торцевым диском спиральные элементы снабжены уплотнительными элементами.The prior art scroll compressor [Patent No. RU142239, IPC F04C 18/02, F04C29/02, publ. 06/20/2014], containing a cylindrical body with two spiral elements located in it, each consisting of an end disk and an involute spiral. One of the helical elements is rigidly fixed in the housing, the other is inserted into the fixed helical element with the possibility of orbital movement with eccentricity relative to the fixed helical element. At the same time, in order to reduce backflows of the working medium through the gap between the spiral and the mating end disk, the spiral elements are provided with sealing elements.

Недостатком известной конструкции является износ уплотнительных элементов по мере работы компрессора, который не компенсируется, что приводит в процессе эксплуатации к ухудшению уплотняющей конструкции упорной поверхности скольжения между неорбитальным и орбитальным спиральными элементами и увеличению обратных перетечек.The disadvantage of the known design is the wear of the sealing elements as the compressor operates, which is not compensated, which leads during operation to deterioration of the sealing structure of the thrust sliding surface between the non-orbital and orbital scroll elements and an increase in backflows.

Наиболее близким по технической сущности является спиральный компрессор, содержащий цилиндрический корпус с расположенными в нем двумя орбитальным и неорбитальным спиральными элементами. При этом неорбитальный спиральный элемент выполнен подвижным в осевом направлении, с возможностью поджатия под воздействием давления упорной поверхности скольжения между неорбитальным и орбитальным спиральными элементами. Благодаря чему уменьшается торцевой зазор между спиральными элементами [Патент № RU2550418, МПК F04C 29/00, F04C 18/02, F04C 27/00, опубл. 10.05.2015].The closest in technical essence is a scroll compressor containing a cylindrical housing with two orbital and non-orbital scroll elements located in it. At the same time, the non-orbital spiral element is made movable in the axial direction, with the possibility of compression under the influence of pressure of the thrust sliding surface between the non-orbital and orbital spiral elements. This reduces the end gap between the spiral elements [Patent No. RU2550418, IPC F04C 29/00, F04C 18/02, F04C 27/00, publ. May 10, 2015].

Недостатком данного устройства является потери КПД из-за возникающих сил трения между спиральными элементами (пара металл-металл), а также снижение прижимающего усилия и неплотное прилегание упорной поверхности скольжения между спиральными элементами вследствие погрешностей изготовления или сборки компрессора.The disadvantage of this device is the loss of efficiency due to the friction forces between the scroll elements (metal-metal pair), as well as a decrease in the pressing force and a loose fit of the thrust sliding surface between the scroll elements due to errors in the manufacture or assembly of the compressor.

Раскрытие сущности полезной моделиDisclosure of the essence of the utility model

При создании полезной модели решалась задача создания спирального компрессора с хорошими эксплуатационными характеристиками, удовлетворяющей современным требованиям, предъявляемым к элементам компрессора в машиностроении.When creating a useful model, the problem of creating a scroll compressor with good performance characteristics that meets modern requirements for compressor elements in mechanical engineering was solved.

Технический результат - повышение эффективности работы компрессора путем снижения вероятности возникновения перетечек рабочей среды через торцевые зазоры и снижения трения между подвижными элементами.EFFECT: increasing the efficiency of the compressor by reducing the likelihood of leakage of the working medium through the end gaps and reducing friction between moving elements.

Указанный технический результат достигается тем, что спиральный компрессор содержит цилиндрический корпус, в котором установлены неорбитальный спиральный элемент с возможностью осевого перемещения вдоль корпуса под воздействием давления, орбитальный спиральный элемент, взаимодействующий с неорбитальным спиральным элементом с образованием камер сжатия, при этом каждый упомянутый спиральный элемент включает торцевой диск с размещенной на нем спиралью, при этом, согласно полезной модели, в пазах, выполненных на свободных торцах спиралей, размещены торцевые уплотнители, выступающие из паза, при этом торцевые уплотнители выполнены из фторопластовой композиции.The specified technical result is achieved by the fact that the scroll compressor contains a cylindrical housing, in which a non-orbital scroll element is installed with the possibility of axial movement along the housing under the influence of pressure, an orbital scroll element interacting with the non-orbital scroll element to form compression chambers, while each mentioned scroll element includes an end disk with a spiral placed on it, wherein, according to the utility model, end seals protruding from the groove are placed in the grooves made on the free ends of the spirals, while the end seals are made of a fluoroplastic composition.

При этом, согласно полезной модели, торцевые уплотнители выполнены из фторопластовой композиции на основе фторопласта Ф4К20.At the same time, according to the utility model, the end seals are made of a fluoroplastic composition based on the F4K20 fluoroplastic.

При этом, согласно полезной модели, торцевые уплотнители выполнены из фторопластовой композиции Ф4К15М5.At the same time, according to the utility model, the end seals are made of the F4K15M5 fluoroplastic composition.

При этом, согласно полезной модели, торцевые уплотнители выполнены в форме прямоугольника в поперечном сечении.At the same time, according to the utility model, the end seals are made in the form of a rectangle in cross section.

На эффективность спирального компрессора в первую очередь оказывают влияние перетечки рабочей среды между рабочими полостями, образованными спиральными элементами, и утечки на всасывание. Существует два типа зазоров в рабочих полостях, по которым происходят данные утечки: радиальные и торцевые. Радиальные зазоры образованы спиральными поверхностями, имеют кривизну и значительную глубину, что уменьшает перетечки через них.The efficiency of a scroll compressor is primarily affected by the leakage of the working medium between the working cavities formed by the scroll elements and the suction leakage. There are two types of gaps in the working cavities through which these leaks occur: radial and end. Radial gaps are formed by spiral surfaces, have curvature and considerable depth, which reduces leakage through them.

Торцевые зазоры, образованные между торцом спирали и торцевым диском ответного спирального элемента, имеют маленькую глубину щели, поэтому их необходимо уплотнять.The end gaps formed between the end of the spiral and the end disk of the counter spiral element have a small slot depth, so they must be sealed.

В предлагаемой конструкции на торцах в предусмотренных для этого пазах, установлены уплотнительные элементы прямоугольной формы в поперечном сечении, выполненные из фторопластовой композиции, в частности, на основе фторопласта Ф4К20 или Ф4К15М5. Данные композиты имеют высокую износостойкость, лучше сохраняют форму, выдерживают большие концентрации напряжения при деформации, а также обладают антифрикционными свойствами.In the proposed design, at the ends in the grooves provided for this, sealing elements of a rectangular shape in cross section are installed, made of a fluoroplastic composition, in particular, based on fluoroplast F4K20 or F4K15M5. These composites have high wear resistance, retain their shape better, withstand high stress concentrations during deformation, and also have antifriction properties.

Кроме того, для более плотного контакта в предлагаемой конструкции использован механизм осевого согласования спиральных элементов, который включает камеру осевого смещения неорбитального спирального элемента для его поджатия под воздействием давления.In addition, for tighter contact in the proposed design, the mechanism of axial matching of the helical elements is used, which includes an axial displacement chamber of the non-orbital helical element for its compression under pressure.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Полезная модель поясняется графическими материалами конкретного примера ее осуществления, где на:The utility model is illustrated by graphic materials of a specific example of its implementation, where:

фиг. 1 представлен механизм сжатия рабочей среды спирального компрессора в продольном сечении;fig. 1 shows the mechanism for compressing the working medium of a scroll compressor in longitudinal section;

фиг. 2 - торцевые уплотнители свободных торцах спирали неорбитального спирального элемента.fig. 2 - end seals of the free ends of the spiral of the non-orbital spiral element.

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

Спиральный компрессор содержит герметичный цилиндрический корпус 1, в котором установлена перегородка 2, разделяющая внутреннюю полость корпуса на полость нагнетания 3 и всасывающую полость 4, в которой расположены орбитальный 5 и неорбитальный 6 спиральные элементы, взаимодействие которых образует механизм сжатия рабочей среды 7 (фиг. 1).The scroll compressor contains a sealed cylindrical housing 1, in which a partition 2 is installed, dividing the internal cavity of the housing into a discharge cavity 3 and a suction cavity 4, in which orbital 5 and non-orbital 6 spiral elements are located, the interaction of which forms a mechanism for compressing the working medium 7 (Fig. 1 ).

Неорбитальный спиральный элемент 6 установлен внутри корпуса 1 с возможностью осевого перемещения вдоль корпуса 1 под воздействием давления.Non-orbital spiral element 6 is installed inside the housing 1 with the possibility of axial movement along the housing 1 under pressure.

Неорбитальный спиральный элемент 6 включает торцевой диск 8 с размещенной на его нижней поверхности эвольвентной спиралью 9.The non-orbital spiral element 6 includes an end disk 8 with an involute spiral 9 placed on its lower surface.

Орбитальный спиральный элемент 5 также включает торцевой диск 10 с размещенной на его верхней поверхности эвольвентной спиралью 11 и установлен на валу электродвигателя 12 с возможностью совершать орбитальное движение относительно неорбитального спирального элемента 6 с образованием замкнутых камер сжатия 13.The orbital spiral element 5 also includes an end disk 10 with an involute spiral 11 placed on its upper surface and is mounted on the motor shaft 12 with the ability to perform orbital movement relative to the non-orbital spiral element 6 to form closed compression chambers 13.

Нижняя упорная поверхность торцевого диска 10 сопряжена с плоской кольцевой упорной несущей поверхностью главного подшипника 14, связанного с валом электродвигателя 12. The lower thrust surface of the end disk 10 is associated with a flat annular thrust bearing surface of the main bearing 14 connected to the motor shaft 12.

На свободном торце спирали 9, в предусмотренном для этого пазу, расположен торцевой уплотнитель 16, выступающий из паза спирали 9 (фиг. 2). Аналогичным образом осуществлено размещение торцевого уплотнителя 16 на спирали 11 орбитального спирального элемента 5. Предпочтительная высота (h) выступающей части торцевых уплотнителей - 0,2 мм. Торцевые уплотнители 16 выполнены в форме прямоугольника в поперечном сечении.At the free end of the spiral 9, in the groove provided for this, there is an end seal 16 protruding from the groove of the spiral 9 (Fig. 2). The end seal 16 is placed on the spiral 11 of the orbital spiral element 5 in a similar way. The preferred height (h) of the protruding part of the end seals is 0.2 mm. End seals 16 are made in the form of a rectangle in cross section.

Торцевые уплотнители 16 выполнены с упором в поверхности ответных торцевых дисков 8 и 10 (фиг. 2). Выступающая часть обеспечивает безопасный зазор, между вершиной спирали и ответного торцевого диска.End seals 16 are made with a focus on the surface of the reciprocal end disks 8 and 10 (Fig. 2). The protruding part provides a safe gap between the top of the spiral and the reciprocal end disk.

Торцевые уплотнители 16 могут быть выполнены из фторопласта или фторопластового композита, например, композита на основе фторопласта Ф4К20 или Ф4К15М5. Данные композиты имеет в 600 раз более высокую износостойкость, по сравнению с обычным фторопластом Ф4. А также лучше сохраняют форму. Выдерживают на 30% больше напряжения при 10% деформации. Использование для торцевых уплотнителей 16 упомянутых материалов позволяет снизить потери КПД из-за образования антифрикционной пары фторопласт-металл, а также дополнительно уплотнить зазоры между торцами спиралей 9 и 11 и поверхностями ответных торцевых дисков 8 и 10, образованные из-за погрешностей изготовления, сборки и т.д.End seals 16 can be made of fluoroplastic or fluoroplastic composite, for example, a composite based on fluoroplast F4K20 or F4K15M5. These composites have 600 times higher wear resistance compared to conventional F4 fluoroplast. They also keep their shape better. Withstand 30% more stress at 10% strain. The use of the mentioned materials for the end seals 16 makes it possible to reduce the loss of efficiency due to the formation of an antifriction pair of fluoroplastic-metal, as well as to additionally seal the gaps between the ends of the spirals 9 and 11 and the surfaces of the mating end disks 8 and 10, formed due to errors in manufacturing, assembly and etc.

Использование торцевых уплотнителей 16 снижает обратные перетечки рабочей среды через торцевой зазор и тем, самым увеличивает эффективность работы компрессора.The use of end seals 16 reduces the back flow of the working medium through the end gap and thereby increases the efficiency of the compressor.

На внешней поверхности торцевого диска 8 (фиг. 1) неорбитального спирального элемента 6 выполнена кольцевая канавка 17 для размещения уплотнительной крышки 18 с образованием над неорбитальным спиральным элементом 6 камеры осевого смещения 19 механизма осевого согласования спиральных элементов 5 и 6.On the outer surface of the end disk 8 (Fig. 1) of the non-orbital spiral element 6, an annular groove 17 is made to accommodate the sealing cover 18 with the formation of an axial displacement chamber 19 of the mechanism of axial matching of the spiral elements 5 and 6 above the non-orbital spiral element 6.

Торцевой диск 8 неорбитального спирального элемента 6 имеет нагнетательный канал 20, выходящий в нагнетательную полость 3. Нагнетательный канал 20 связывает нагнетательную полость 3 с одной из камер сжатия 13, которая находится во внутреннем по радиусу положении, и позволяет сжатой рабочей среде (под давлением нагнетания) протекать через нагнетательный канал 20 и поступать в нагнетательную полость 3.The end disk 8 of the non-orbital spiral element 6 has an injection channel 20 opening into the injection cavity 3. The injection channel 20 connects the injection cavity 3 with one of the compression chambers 13, which is in the radially inner position, and allows a compressed working medium (under discharge pressure) flow through the discharge channel 20 and enter the discharge cavity 3.

Торцевой диск 8 неорбитального спирального элемента 6 имеет дроссельное отверстие 21, выполненное с возможностью сообщения камеры осевого смещения 19 с одной из камер сжатия 13, находящейся в промежуточном по радиусу положении.The end disk 8 of the non-orbital spiral element 6 has a throttle hole 21 configured to communicate the axial displacement chamber 19 with one of the compression chambers 13 located in an intermediate position along the radius.

Спиральный компрессор работает следующим образом.Scroll compressor works as follows.

Перед пуском спирального компрессора неорбитальный спиральный элемент 6 под действием силы тяжести, лежит на орбитальном спиральном элементе 5. После пуска спирального компрессора осуществляется всасывание текучей рабочей среды во всасывающую полость 4. Спираль 11 орбитального спирального элемента 5 входит в зацепление со спиралью 9 неорбитального спирального элемента 6 с образованием ряда подвижных камер сжатия 13 с текучей рабочей средой.Before starting the scroll compressor, the non-orbital scroll element 6 lies on the orbital scroll element 5 under the action of gravity. with the formation of a number of movable compression chambers 13 with a fluid working medium.

Благодаря осевой подвижности неорбитального спирального элемента 6 давление сжимаемого газа поднимет неорбитальный спиральный элемент 6, из-за чего образуются перетечки рабочей среды, что препятствует быстрому набору давления нагнетания и обеспечивает разгруженный пуск электродвигателя.Due to the axial mobility of the non-orbital spiral element 6, the pressure of the compressible gas will raise the non-orbital spiral element 6, which causes leakage of the working medium, which prevents a rapid increase in discharge pressure and provides an unloaded start of the electric motor.

По мере перемещения из наружного по радиусу положения (под давлением всасывания) через промежуточное по радиусу положение (под промежуточным давлением) во внутреннее по радиусу положение (под давлением нагнетания) на протяжении цикла сжатия камеры 13 с рабочей средой, образованные спиралями 9 и 11, уменьшаются в объеме. Сжатие и перемещение рабочей среды со стороны всасывающей полости 4 в полость нагнетания 3 происходит благодаря уменьшению объемов камер сжатия 13. В определенный момент происходит объединение камер сжатия 13 друг с другом и вытеснение сжимаемой среды через нагнетательный канал 20.As you move from the outer position along the radius (under suction pressure) through the intermediate position along the radius (under intermediate pressure) to the inner position along the radius (under discharge pressure) during the compression cycle of the chamber 13 with the working medium, formed by spirals 9 and 11, decrease in volume. Compression and movement of the working medium from the side of the suction cavity 4 to the discharge cavity 3 occurs due to a decrease in the volumes of the compression chambers 13. At a certain moment, the compression chambers 13 are combined with each other and the compressible medium is displaced through the discharge channel 20.

По мере работы спирального компрессора, давление рабочей среды становится близким к давлению нагнетания. В камеру осевого смещения 19 через дроссельное отверстие 21 начинает поступать рабочая среда из камеры сжатия 13, которая находится в промежуточном положении. Перепад давления между рабочей средой под промежуточным давлением в камере осевого смещения 19 и текучей средой во всасывающей камере 4 создает результирующее осевое усилие смещения неорбитального спирального элемента 6 в сторону орбитального спирального элемента 5. Таким способом обеспечивается принудительный плотный контакт уплотнительных элементов, установленных на свободных торцах спиралей 9 и 11 с поверхностями соответствующих торцевых дисков 10 и 8 ответных спиральных элементов 5 и 6.As the scroll compressor works, the pressure of the working medium becomes close to the discharge pressure. The working medium from the compression chamber 13, which is in an intermediate position, begins to flow into the axial displacement chamber 19 through the throttle hole 21. The pressure difference between the working medium at intermediate pressure in the axial displacement chamber 19 and the fluid in the suction chamber 4 creates a resulting axial displacement force of the non-orbital scroll element 6 towards the orbital scroll element 5. In this way, forced tight contact of the sealing elements mounted on the free ends of the spirals is ensured. 9 and 11 with the surfaces of the respective end disks 10 and 8 of the counter spiral elements 5 and 6.

Таким образом, неорбитальный спиральный элемент выполнен с возможностью осевого перемещения вдоль корпуса под воздействием давления, нагнетаемого в камере осевого смещения или в камере сжатия.Thus, the non-orbital scroll element is axially movable along the housing under the influence of pressure injected in the axial displacement chamber or in the compression chamber.

Принудительный плотный контакт уплотнительных элементов 16 под воздействием давления камеры осевого смещения 19 компенсирует их износ. А использование в качестве материала торцевых уплотнителей 16 фторопластового композита компенсирует зазоры, образованные из-за погрешностей изготовления, сборки и т.д., и позволяют снизить потери КПД из-за образования антифрикционной пары фторопласт-металл.Forced tight contact of the sealing elements 16 under the pressure of the axial displacement chamber 19 compensates for their wear. And the use of a fluoroplastic composite as a material for end seals 16 compensates for the gaps formed due to errors in manufacturing, assembly, etc., and makes it possible to reduce efficiency losses due to the formation of an antifriction pair of fluoroplastic-metal.

Таким образом, предложенная конструкция обеспечивает повышение эффективности и коэффициента полезного действия компрессора.Thus, the proposed design provides an increase in the efficiency and efficiency of the compressor.

Claims

1. A scroll compressor containing a cylindrical housing in which a non-orbital scroll element is installed with the possibility of axial movement along the housing under the influence of pressure, an orbital scroll element that interacts with the non-orbital scroll element to form compression chambers, each mentioned scroll element includes an end disk with a placed on it with a spiral, characterized in that in the grooves made on the free ends of the spirals, there are end seals protruding from the groove, while the end seals are made of a fluoroplastic composition.

2. The scroll compressor according to claim 1, characterized in that the end seals are made of a fluoroplastic composition based on the F4K20 fluoroplast.

3. The scroll compressor according to claim 1, characterized in that the end seals are made of a fluoroplastic composition F4K15M5.

4. Scroll compressor according to claim 1, characterized in that the end seals are made in the form of a rectangle in cross section.