RU220531U1

RU220531U1 - Compression mechanism

Info

Publication number: RU220531U1
Application number: RU2023119221U
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Пронин; Екатерина Николаевна Михайлова; Александр Викторович Кованов; Вадим Александрович Цветков
Filing date: 2023-07-20
Publication date: 2023-09-21

Abstract

Полезная модель относится к области компрессоростроения и может быть применена в спиральных компрессорах для использования в системах кондиционирования воздуха, вакуумной технике и в холодильных машинах. Компрессионный механизм размещен в корпусе и содержит неподвижную и подвижную спирали, причем каждая спираль выполнена в виде пластины с витком, которые вставлены друг в друга с минимально безопасным зазором между ними, при этом пластина подвижной спирали закреплена на механизме, обеспечивающем ее орбитальное движение, а пластина неподвижной спирали жестко закреплена в корпусе, и ее поверхность расположена в непосредственной близости от верхней поверхности витка подвижной спирали, при этом на верхней поверхности витка подвижной спирали выполнена канавка с заполнением ее сферическими телами качения, причем ширина канавки на 0,3 % больше диаметра сферического тела качения, а ее глубина равна разнице диаметра тела качения и зазора между витком подвижной и пластиной неподвижной спирали. Технический результат заключается в улучшении объемных и энергетических характеристик компрессора и продлении его срока службы. 2 ил. The utility model relates to the field of compressor engineering and can be used in scroll compressors for use in air conditioning systems, vacuum technology and refrigeration machines. The compression mechanism is located in the housing and contains a fixed and movable spiral, each spiral being made in the form of a plate with a coil, which are inserted into each other with a minimum safe gap between them, while the plate of the movable spiral is fixed to a mechanism that ensures its orbital movement, and the plate the fixed spiral is rigidly fixed in the housing, and its surface is located in close proximity to the upper surface of the movable spiral coil, while on the upper surface of the movable spiral coil there is a groove filled with spherical rolling bodies, and the width of the groove is 0.3% greater than the diameter of the spherical body rolling, and its depth is equal to the difference in the diameter of the rolling body and the gap between the movable coil and the fixed spiral plate. The technical result is to improve the volumetric and energy characteristics of the compressor and extend its service life. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области компрессоростроения и может быть применена в спиральных компрессорах для использования в системах кондиционирования воздуха, вакуумной технике и в холодильных машинах.The utility model relates to the field of compressor engineering and can be used in scroll compressors for use in air conditioning systems, vacuum technology and refrigeration machines.

Известен компрессионный механизм спирального компрессора (Патент США №9938975B2, МПК F03C 2/00, F03C 4/00, дата приоритета 16.04.2015, дата публикации 10.04.2018). Компрессионный механизм содержит подвижную и неподвижную спирали, вставленные одна в другую. Верхняя часть витков спиралей имеет уплотнения для герметизации между витками одной спирали и пластиной другой. На витке спиралей выполнена канавка прямоугольного сечения, в которую помещен уплотнительный элемент, поджимающийся во время работы к пластине спирали, тем самым уплотняя зазор. Уплотнение имеет увеличенное отношение высоты к ширине, что позволяет увеличить срок работы компрессора без необходимости замены уплотнительного элемента в связи с истиранием. Недостатками известного спирального компрессора являются: необходимость остановки компрессора для удаления пыли от истирания уплотнительного элемента; наличие энергетических потерь на трение наконечника уплотнения о пластину ответной спирали; отсутствие предохранения от соприкосновения витка одной спирали и пластины другой из-за малой твердости материала уплотнения.The compression mechanism of a scroll compressor is known (US Patent No. 9938975B2, IPC F03C 2/00, F03C 4/00, priority date 04/16/2015, publication date 04/10/2018). The compression mechanism contains movable and fixed spirals inserted into one another. The upper part of the spiral turns has seals for sealing between the turns of one spiral and the plate of the other. On the coil of spirals there is a groove of rectangular cross-section, in which a sealing element is placed, which is pressed against the spiral plate during operation, thereby sealing the gap. The seal has an increased height to width ratio, which allows for longer compressor life without the need to replace the sealing element due to abrasion. The disadvantages of the known scroll compressor are: the need to stop the compressor to remove dust from abrasion of the sealing element; the presence of energy losses due to friction of the seal tip on the plate of the counter spiral; lack of protection against contact between the turn of one spiral and the plate of another due to the low hardness of the sealing material.

Известен спиральный компрессор с компрессионным механизмом (Заявка США №20190353162A1, МПК F04C 18/02, F04C 27/00, дата приоритета 07.02.2017, дата публикации 21.11.2019). Компрессионный механизм имеет уплотнение спиралевидной формы, которое установлено в канавку на верхней части витка спиралей для герметизации зазора между неподвижной и подвижной спиралями. Уплотнение находится в скользящем контакте с пластиной спирали и с целью уменьшения трения и количества пыли на поверхности скольжения вырезаны углубления вогнутой формы. Недостатками компрессионного механизма спирального компрессора являются уменьшенный вследствие истирания уплотнения межремонтный срок эксплуатации, сложность выполнения углублений в уплотнительном элементе и невозможность постоянного обеспечения минимально допустимой величины зазора.A scroll compressor with a compression mechanism is known (US Application No. 20190353162A1, IPC F04C 18/02, F04C 27/00, priority date 02/07/2017, publication date 11/21/2019). The compression mechanism has a spiral-shaped seal, which is installed in a groove on the top of the coil of spirals to seal the gap between the fixed and movable spirals. The seal is in sliding contact with the spiral plate and, in order to reduce friction and the amount of dust, concave-shaped recesses are cut out on the sliding surface. The disadvantages of the compression mechanism of a scroll compressor are the reduced service life between overhauls due to abrasion of the seal, the difficulty of making recesses in the sealing element, and the impossibility of constantly ensuring the minimum permissible gap value.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является компрессионный механизм спирального компрессора (Патент Российской Федерации №2600206С1, МПК F04C 18/02, дата приоритета 28.12.2012, дата публикации 20.10.2016). Компрессионный механизм включает с себя неподвижную спираль и подвижную спираль, противоповоротное устройство для регулирования движения подвижной спирали. Неподвижная и подвижная спирали смонтированы в корпусе. Неподвижная спираль прикреплена к корпусу с помощью, например, болта, а подвижная спираль сцепляется с корпусом через противоповоротное устройство и является относительно перемещаемой по отношению к корпусу. Подвижная спираль сцепляется с приводным валом с возможностью орбитального движения. Подвижная и неподвижная спирали выполнены в виде пластины с витком. В компрессионном механизме неподвижная спираль и подвижная спираль размещены таким образом, что передняя поверхность неподвижной пластины и передняя поверхность подвижной пластины обращены друг к другу, при этом виток неподвижной спирали и виток подвижной спирали сцепляются друг с другом с сохранением минимально безопасного зазора между ними. Недостатками известного компрессионного механизма спирального компрессора являются высокое значение протечек рабочего вещества из-за образования между подвижной и неподвижной спиралями минимально безопасных зазоров, отсутствие защиты от соприкосновения витка одной спирали и пластины другой спирали и передача всей возникающей нагрузки на подшипник.The closest technical solution chosen as a prototype is the compression mechanism of a scroll compressor (Patent of the Russian Federation No. 2600206С1, IPC F04C 18/02, priority date 12/28/2012, publication date 10/20/2016). The compression mechanism includes a fixed spiral and a movable spiral, an anti-rotation device for regulating the movement of the movable spiral. Fixed and movable spirals are mounted in the housing. The fixed scroll is attached to the housing by means of, for example, a bolt, and the movable scroll engages the housing through an anti-rotation device and is relatively movable with respect to the housing. The movable spiral engages the drive shaft with the possibility of orbital movement. The movable and fixed spirals are made in the form of a plate with a coil. In the compression mechanism, the fixed helix and the movable helix are placed in such a way that the front surface of the fixed plate and the front surface of the movable plate face each other, while the turn of the fixed helix and the turn of the movable helix engage with each other while maintaining a minimum safe gap between them. The disadvantages of the known compression mechanism of a scroll compressor are the high leakage of the working substance due to the formation of minimum safe gaps between the moving and stationary spirals, the lack of protection against contact between the turn of one spiral and the plate of another spiral, and the transfer of the entire resulting load to the bearing.

Решается задача создания компрессионного механизма с уплотнением зазора между спиралями спирального компрессора, удовлетворяющего требованиям уменьшения протечек рабочего вещества через зазоры между витком одной и пластиной другой спирали, уменьшения нагрузки на подшипник вала и защиты от соприкосновения спиралей при работе.The problem of creating a compression mechanism with sealing the gap between the spirals of a scroll compressor is being solved, which satisfies the requirements of reducing leakage of the working substance through the gaps between the turn of one spiral and the plate of the other spiral, reducing the load on the shaft bearing and protecting against contact of the spirals during operation.

Технический результат заключается в улучшении объемных и энергетических характеристик компрессора и продлении его срока службы.The technical result is to improve the volumetric and energy characteristics of the compressor and extend its service life.

Сущность заключается в том, что компрессионный механизм размещен в корпусе и содержит неподвижную и подвижную спирали, причем каждая спираль выполнена в виде пластины с витком, которые вставлены друг в друга с минимально безопасным зазором между ними, при этом пластина подвижной спирали закреплена на механизме, обеспечивающем ее орбитальное движение, а пластина неподвижной спирали жестко закреплена в корпусе, и ее поверхность расположена в непосредственной близости от верхней поверхности витка подвижной спирали, отличается тем, что на верхней поверхности витка подвижной спирали выполнена канавка с заполнением ее сферическими телами качения, причем ширина канавки на 0,3% больше диаметра сферического тела качения, а ее глубина равна разнице диаметра тела качения и зазора между витком подвижной и пластиной неподвижной спирали.The essence is that the compression mechanism is located in the housing and contains a fixed and movable spiral, each spiral is made in the form of a plate with a coil, which are inserted into each other with a minimum safe gap between them, while the plate of the movable spiral is fixed to the mechanism, providing its orbital movement, and the plate of the fixed spiral is rigidly fixed in the housing, and its surface is located in close proximity to the upper surface of the movable spiral coil, differs in that on the upper surface of the movable spiral coil there is a groove filled with spherical rolling bodies, and the width of the groove is 0.3% greater than the diameter of the spherical rolling body, and its depth is equal to the difference between the diameter of the rolling body and the gap between the movable coil and the fixed spiral plate.

Улучшение объемных и энергетических характеристик компрессора достигается за счет того, что протечка рабочего вещества через зазор уменьшается. Протечки рабочего вещества в зазоре снижаются за счет уменьшения площади зазора вследствие заполнения его сферическими телами качения, а также создания местных сопротивлений в виде каналов, образованных сферическими телами качения. Энергетические характеристики в свою очередь улучшаются вследствие уменьшения трения между уплотнительным элементом и неподвижной спиралью, поскольку площадь контакта сферического элемента с пластиной мала. Также вследствие выполнения сферических тел качения из металла обеспечивается постоянный минимально безопасный зазор между спиралями, предотвращающий возможность соприкосновения и заклинивания спиралей. Кроме того, сферические тела качения принимают часть нагрузки, воспринимаемой подшипниками вала. Таким образом, увеличение срока эксплуатации подшипников вследствие снижения нагрузки на них и защита от заклинивания спиралей увеличивает срок службы компрессора. Еще одним преимуществом компрессионного механизма спирального компрессора, выполненного согласно данной полезной модели, является отсутствие пыли от истирания уплотнения, что исключает необходимость остановки спирального компрессора для ее удаления.Improvement in the volumetric and energy characteristics of the compressor is achieved due to the fact that the leakage of the working substance through the gap is reduced. Leakage of the working substance in the gap is reduced by reducing the gap area due to its filling with spherical rolling bodies, as well as the creation of local resistance in the form of channels formed by spherical rolling bodies. Energy characteristics, in turn, are improved due to reduced friction between the sealing element and the fixed spiral, since the contact area of the spherical element with the plate is small. Also, due to the manufacture of spherical rolling bodies from metal, a constant minimum safe gap between the spirals is ensured, preventing the possibility of contact and jamming of the spirals. In addition, the spherical rolling elements absorb part of the load taken by the shaft bearings. Thus, increasing the service life of bearings due to reduced load on them and protecting against jamming of the spirals increases the service life of the compressor. Another advantage of the compression mechanism of a scroll compressor made according to this utility model is the absence of dust from seal abrasion, which eliminates the need to stop the scroll compressor to remove it.

Сущность поясняется чертежами, где:The essence is illustrated by drawings, where:

на фиг. 1 изображен компрессионный механизм;in fig. 1 shows a compression mechanism;

на фиг. 2 изображен поперечный разрез спиралей А-А.in fig. Figure 2 shows a cross section of spirals A-A.

Компрессионный механизм содержит неподвижную спираль 1 и подвижную спираль 2, каждая из которых выполнена в виде пластины с витком, которые вставлены друг в друга с минимально безопасным зазором между ними и размещены в корпусе (на фиг. не показан), при этом пластина подвижной спирали 2 сцеплена с приводным валом и с корпусом через противоповоротное устройство (на фиг. не показан), а пластина неподвижной спирали 1 жестко прикреплена к корпусу (на фиг. не показан).The compression mechanism contains a fixed spiral 1 and a movable spiral 2, each of which is made in the form of a plate with a coil, which are inserted into each other with a minimum safe gap between them and placed in a housing (not shown in the figure), while the plate of the movable spiral 2 is engaged with the drive shaft and with the housing through an anti-rotation device (not shown in the figure), and the fixed spiral plate 1 is rigidly attached to the housing (not shown in the figure).

На верхней поверхности витка подвижной спирали 2 (фиг. 2) выполнена канавка 3 с заполнением ее сферическими телами качения 4, причем ширина канавки 3 на 0,3% больше диаметра сферического тела качения 4, а ее глубина, равна разнице диаметра сферического тела качения 4 и минимально безопасного зазора b между подвижной спиралью 2 и неподвижной спиралью 1.On the upper surface of the turn of the movable spiral 2 (Fig. 2) there is a groove 3 filled with spherical rolling bodies 4, and the width of the groove 3 is 0.3% greater than the diameter of the spherical rolling body 4, and its depth is equal to the difference in the diameter of the spherical rolling body 4 and the minimum safe gap b between the movable spiral 2 and the fixed spiral 1.

Компрессор работает следующим образом.The compressor works as follows.

Приводной вал передает движение подвижной спирали 2, которая благодаря проотвоповоротному устройству совершает орбитальной движение без поворота вокруг своей оси. Сферические тела качения 4, установленные в канавку 3 витка подвижной спирали 2, катятся по пластине неподвижной спирали 1, имея точечный контакт с поверхностью пластины неподвижной спирали 1, что обуславливает минимальную силу трения, и уменьшает протечки рабочего вещества из областей с высоким давлением в области с низким давлением через зазор b в результате уменьшения площади сечения зазора b и образования местных сопротивлений в виде криволинейных каналов для протекания рабочего вещества. Также тела качения 4 принимают на себя часть нагрузки, приходящейся на подшипник (на фиг. не показан).The drive shaft transmits the movement of the movable spiral 2, which, thanks to the reversing device, makes an orbital movement without turning around its axis. Spherical rolling bodies 4, installed in groove 3 of the movable spiral 2, roll along the fixed spiral plate 1, having point contact with the surface of the fixed spiral plate 1, which causes minimal friction force and reduces leakage of the working substance from areas with high pressure to areas with low pressure through the gap b as a result of a decrease in the cross-sectional area of the gap b and the formation of local resistance in the form of curved channels for the flow of the working substance. Also, the rolling elements 4 take on part of the load falling on the bearing (not shown in the figure).

Полезная модель может быть реализована в виде компрессионного механизма со следующими техническим показателями:The utility model can be implemented in the form of a compression mechanism with the following technical indicators:

Толщина витка спирали 5 мм;The thickness of the spiral turn is 5 mm;

Зазор b 20 мкм;Gap b 20 µm;

Диаметр сферических тел качения 3 мм;The diameter of the spherical rolling elements is 3 mm;

Ширина канавки 3,01 мм;Groove width 3.01 mm;

Глубина канавки 2,98 мм.Groove depth 2.98 mm.

Вследствие уменьшения площади зазора из-за заполнения его телами качения протечки рабочего вещества через зазор уменьшатся на 15%, а создание местных сопротивлений в виде каналов, образованных телами качения, вызывая торможение, завихрение рабочего вещества и удлинение пути протечек при протекании через зазор, что также уменьшает протечку рабочего вещества.Due to the reduction in the gap area due to its filling with rolling bodies, leakage of the working substance through the gap will be reduced by 15%, and the creation of local resistance in the form of channels formed by the rolling bodies, causing braking, vortex of the working substance and lengthening of the leakage path when flowing through the gap, which also reduces leakage of working substance.

Таким образом, улучшаются объемные и энергетические характеристики компрессора вследствие снижения протечек рабочего вещества.Thus, the volumetric and energy characteristics of the compressor are improved due to reduced leakage of the working substance.

Claims

A compression mechanism located in the housing and containing a fixed and movable spiral, each spiral made in the form of a plate with a coil, which are inserted into each other with a minimum safe gap between them, while the movable spiral plate is fixed to a mechanism that ensures its orbital movement, and the fixed spiral plate is rigidly fixed in the housing, and its surface is located in close proximity to the upper surface of the movable spiral coil, characterized in that on the upper surface of the movable spiral coil there is a groove filled with spherical rolling bodies, and the width of the groove is 0.3% larger diameter of the spherical rolling body, and its depth is equal to the difference between the diameter of the rolling body and the gap between the movable coil and the fixed spiral plate.