RU2202714C2

RU2202714C2 - Rotary piston vacuum compressor

Info

Publication number: RU2202714C2
Application number: RU2000111369A
Authority: RU
Inventors: Ю.М. Колотилин
Original assignee: Колотилин Юрий Михайлович
Priority date: 2000-05-11
Filing date: 2000-05-11
Publication date: 2003-04-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: invention relates to combination displacement-vane machines. Proposed rotary piston vacuum compressor has housing with shaped inner surface of variable radius, and round cylindrical rotor with extensible vanes rocking on axles. Vane supercharger located inside rotor is provided with suction hole. Intake hole is made between rocking axle and vane. Said hole is made in form of intervane channel connected with suction hole and is provided with vanes. EFFECT: increased efficiency of compressor. 2 dwg

Description

Изобретение относится к комбинированным объемно-лопастным машинам и может быть использовано в качестве форвакуумного насоса, насоса для перекачивания текучей среды (газ, жидкость и их смеси в любых пропорциях), в качестве компрессора для сжатия газов, в данном качестве он может быть использован как компрессор в газотурбинной установке ГТУ как в стационарном, так и транспортном варианте. The invention relates to combined volumetric-vane machines and can be used as a foreline pump, a pump for pumping a fluid (gas, liquid and their mixtures in any proportions), as a compressor for compressing gases, in this quality it can be used as a compressor in a gas turbine installation of a gas turbine unit both in a stationary and a transport version.

Главным агрегатом изобретения является роторно-поршневой агрегат, а вспомогательным - лопастной. В зависимости от назначения вспомогательный агрегат может быть радиальным (центробежным), радиально-осевым (диагональным) и осевым. The main unit of the invention is a rotary piston unit, and the auxiliary unit is a blade unit. Depending on the purpose, the auxiliary unit can be radial (centrifugal), radial-axial (diagonal) and axial.

Известен роторно-поршневой вакуум-компрессор, принятый в качестве ближайшего аналога, содержащий корпус с профилированной внутренней поверхностью переменного радиуса, круглый цилиндрический ротор с выдвижными, качающимися на осях лопатками (см. SU 20868 А, 31.05.1931, F 04 С 18/44). Known rotary piston vacuum compressor, adopted as the closest analogue, containing a housing with a profiled inner surface of variable radius, a circular cylindrical rotor with retractable blades swinging on the axes (see SU 20868 A, 05/31/1931, F 04 C 18/44 )

Недостатком данного компрессора является расширение объема газа в мертвом пространстве, перетечка газа в рабочую плоскость, находящуюся на всасывании из камеры более высокого давления, невозможность достичь герметизации камеры нагнетания из-за зазоров между пластиной и ротором, а также невозможность получить степень сжатия, равную поршневому компрессору, вследствие деформации и защемления пластин. The disadvantage of this compressor is the expansion of the gas volume in the dead space, the flow of gas into the working plane, which is suctioned from the higher pressure chamber, the inability to achieve sealing of the discharge chamber due to gaps between the plate and the rotor, and the inability to obtain a compression ratio equal to the piston compressor due to deformation and pinching of the plates.

Задачей изобретения является повышение эффективности компрессора. The objective of the invention is to increase the efficiency of the compressor.

Указанная задача решена в роторно-поршневом вакуум-компрессоре, содержащем корпус с профилированной внутренней поверхностью переменного радиуса, круглый цилиндрический ротор с выдвижными, качающимися на осях лопатками, при этом внутри ротора расположен лопаточный нагнетатель, имеющий всасывающее отверстие, а впускное отверстие выполнено между осью качания и лопаткой и имеет вид межлопаточного канала, соединенного со всасывающим отверстием, и снабжено лопатками. This problem is solved in a rotary piston vacuum compressor containing a housing with a profiled inner surface of variable radius, a circular cylindrical rotor with retractable vanes swinging on the axes, while a blade supercharger having a suction hole is located inside the rotor, and an inlet is made between the swing axis and the blade and has the form of an interscapular channel connected to the suction hole, and is equipped with blades.

На фиг. 1 изображен роторно-поршневой вакуум-компрессор, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1. In FIG. 1 shows a rotary piston vacuum compressor, figure 2 - section aa in figure 1.

Вакуум-компрессор имеет корпус 1 с внутренней профилированной поверхностью. Размеры цилиндра определяются переменным радиусом, где наименьший размер равен радиусу круглого цилиндрического ротора, а наибольший определяется полностью выдвинутой лопаткой. В корпусе располагается цилиндрический круглый ротор 2. Он закрывается крышками 3. Ротор 2 снабжен выдвижными качающимися на осях лопатками 4, выполняющими роль поршней в замкнутом объеме. Внутри ротора 2 выполнен лопаточный нагнетатель закрытого типа, имеющий всасывающее отверстие 5 и решетку лопаток 6. Она может быть осевой, диагональной или центробежной, либо их комбинацией. В роторе расположено отверстие 7, которое является впускным отверстием в поршневую часть (камеру) 8 и имеет вид межлопаточного канала. Поршневая часть (камера) 8 при выдвижении лопатки делится одновременно на два объема: один всасывания, а другой - сжатия. Поршневая часть (камера) 8 снабжена нагнетательным отверстием 9 и имеет запорный обратный клапан 10, расположенный в корпусе 1. Корпус 1 имеет пластинчатые уплотнения 11, контактирующие с цилиндрической поверхностью ротора 2, выполненные в виде дуги и снабженные скошенными выступами на концах, направленными навстречу движению поршней. Корпус 1 и крышки 3 имеют каналы 12 для охлаждающей жидкости. Ротор 2 и крышки 3 снабжены лабиринтными уплотнениями 13. Выдвижные лопатки 4 имеют радиальные и торцевые уплотнения 14, контактирующие с корпусом 1, крышками 3 и ротором 2. В роторе 2 выполнен канал 15, который имеет замкнутый объем, лопатки 4 снабжены противовесами 16. The vacuum compressor has a housing 1 with an internal profiled surface. The dimensions of the cylinder are determined by a variable radius, where the smallest size is equal to the radius of a round cylindrical rotor, and the largest is determined by a fully extended blade. A cylindrical round rotor 2 is located in the housing. It is closed by covers 3. The rotor 2 is equipped with sliding blades 4 swinging on the axes, acting as pistons in a closed volume. Inside the rotor 2, a closed-type bladed supercharger is made, having a suction hole 5 and a blade grid 6. It can be axial, diagonal or centrifugal, or a combination thereof. In the rotor there is an opening 7, which is an inlet to the piston part (chamber) 8 and has the form of an interscapular channel. The piston part (chamber) 8 when extending the blade is divided simultaneously into two volumes: one suction, and the other - compression. The piston part (chamber) 8 is equipped with a discharge opening 9 and has a check valve 10 located in the housing 1. The housing 1 has plate seals 11 in contact with the cylindrical surface of the rotor 2, made in the form of an arc and provided with beveled protrusions at the ends directed towards the movement pistons. The housing 1 and the cover 3 have channels 12 for coolant. The rotor 2 and the cover 3 are equipped with labyrinth seals 13. The retractable vanes 4 have radial and mechanical seals 14 in contact with the housing 1, the covers 3 and the rotor 2. In the rotor 2 there is a channel 15 that has a closed volume, the vanes 4 are equipped with counterweights 16.

Вакуум-компрессор работает следующим образом. The vacuum compressor operates as follows.

При вращении ротора 2 от источника энергии лопатки 4 под воздействием центробежной силы выдвигаются из своих каналов 15 и контактируют с рабочей поверхностью корпуса 1. При вхождении лопатки в поршневую часть (камеру) 8 образуются одновременно два объема - один замкнутый объем между фронтальной цилиндрической стороной лопатки 4, корпусом 1, крышками 3 и цилиндрической поверхностью корпуса 2, а второй - разомкнутый, соединенный через впускное отверстие 7, решетку лопаток 6 с всасывающим отверстием 5. When the rotor 2 rotates from the energy source, the blades 4 move out of their channels 15 under the influence of centrifugal force and contact the working surface of the housing 1. When the blades enter the piston part (chamber) 8, two volumes are formed simultaneously - one closed volume between the front cylindrical side of the blade 4 , the housing 1, the covers 3 and the cylindrical surface of the housing 2, and the second is open, connected through the inlet 7, the grid of the blades 6 with the suction hole 5.

Третья ступень работает подобно поршневому компрессору, в котором всасывание и сжатие осуществляется за один рабочий ход. Таким образом, две ступени представляют собой лопаточную, а третья - поршневую часть компрессора. The third stage works like a reciprocating compressor, in which suction and compression are carried out in one working stroke. Thus, two stages represent the scapular, and the third - the piston part of the compressor.

Напор в лопаточной части создается за счет центробежных и газовых сил, а в поршневой - за счет сжатия в замкнутом объеме. Степень сжатия определяется сопротивлением в нагнетательном канале. Особенность такого процесса в том, что напор, создаваемый центробежным насосом, осуществляется в поршневой расширяющийся объем, в котором давление ниже, чем на выходе из лопаток. Среда перетекает из зоны повышенного давления в зону пониженного. Независимо от того, в каком состоянии среда (одно- или двухфазном), она будет перемещена в поршневую ступень, после чего она отсекается и сжимается, перемещаясь в нагнетательный канал. The pressure in the scapular part is created by centrifugal and gas forces, and in the piston part due to compression in a closed volume. The compression ratio is determined by the resistance in the discharge channel. The peculiarity of this process is that the pressure created by the centrifugal pump is carried out in a piston expanding volume, in which the pressure is lower than at the outlet of the blades. The medium flows from the high pressure zone to the low pressure zone. Regardless of the state of the medium (single or two phase), it will be moved to the piston stage, after which it is cut off and compressed, moving into the discharge channel.

Тем самым ликвидируется помпаж, и работа компрессора на переменном режиме будет устойчивой. Устойчивая работа компрессора обеспечивает устойчивую работу газотурбинной установки и безопасность ГТУ. This eliminates the surge, and the compressor operation in alternating mode will be stable. The stable operation of the compressor ensures the stable operation of the gas turbine unit and the safety of the gas turbine unit.

Claims

A rotary piston vacuum compressor comprising a housing with a profiled inner surface of variable radius, a circular cylindrical rotor with retractable vanes swinging on the axes, characterized in that a rotary compressor having a suction hole is located inside the rotor, and an inlet is made between the swing axis and the blade and has the form of an interscapular channel connected to the suction hole, and is equipped with blades.