RU2550225C1 - Spiral machine - Google Patents
Spiral machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2550225C1 RU2550225C1 RU2014106725/06A RU2014106725A RU2550225C1 RU 2550225 C1 RU2550225 C1 RU 2550225C1 RU 2014106725/06 A RU2014106725/06 A RU 2014106725/06A RU 2014106725 A RU2014106725 A RU 2014106725A RU 2550225 C1 RU2550225 C1 RU 2550225C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spiral
- movable
- machine
- end disk
- center
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области вакуумного машиностроения и компрессоростроения и может быть использовано в спиральных вакуумных насосах, воздушных и холодильных компрессорных машинах для повышения удельных характеристик.The invention relates to the field of vacuum engineering and compressor engineering and can be used in spiral vacuum pumps, air and refrigeration compressor machines to increase specific characteristics.
Задача повышения удельных характеристик вакуумных насосов и компрессоров актуальна и может быть решена путем снижения габаритных размеров и массы устройства при сохранении производительности.The task of increasing the specific characteristics of vacuum pumps and compressors is relevant and can be solved by reducing the overall dimensions and weight of the device while maintaining performance.
Известна спиральная машина, которая может работать как насос или компрессор, состоящая из цилиндрического корпуса и двух спиральных элементов: подвижного и неподвижного (патент US №4303379, F04C 18/00, 1981). Каждый спиральный элемент состоит из торцевого диска и собственно спирали. Спирали подвижного и неподвижного спиральных элементов имеют одинаковую длину, торцевой диск подвижного спирального элемента имеет диаметр 2R-e (где R - расстояние от центра до конца спирали, е - эксцентриситет), а центр торцевого диска подвижного спирального элемента смещен от центра подвижной спирали к внешнему концу подвижной спирали на е/2, чтобы тем самым уменьшить диаметр цилиндрического корпуса компрессора. Если дополнительно центр неподвижной спирали смещен от центра цилиндрического корпуса машины к внешнему концу неподвижной спирали на е/2, то диаметр цилиндрического корпуса машины может быть сведен, как минимум, к величине 2R+e.Known spiral machine, which can operate as a pump or compressor, consisting of a cylindrical body and two spiral elements: movable and stationary (US patent No. 4303379, F04C 18/00, 1981). Each spiral element consists of an end disk and the spiral itself. The spirals of the movable and fixed spiral elements have the same length, the end disk of the moving spiral element has a diameter of 2R-e (where R is the distance from the center to the end of the spiral, e is the eccentricity), and the center of the end disk of the moving spiral element is offset from the center of the moving spiral to the outer the end of the movable scroll on e / 2, thereby reducing the diameter of the cylindrical compressor casing. If, in addition, the center of the fixed spiral is offset from the center of the cylindrical body of the machine to the outer end of the fixed spiral by e / 2, then the diameter of the cylindrical body of the machine can be reduced to at least 2R + e.
Недостатком данного технического решения является то, что при минимальном диаметре цилиндрического корпуса неподвижная спираль периодически выходит из контакта с торцевым диском подвижного спирального элемента, что приводит к снижению производительности и степени сжатия за счет увеличения перетеканий и возможного повреждения торцевого уплотнителя, размещенного на торце неподвижной спирали.The disadvantage of this technical solution is that with a minimum diameter of the cylindrical body, the fixed spiral periodically comes out of contact with the end disk of the movable spiral element, which leads to a decrease in productivity and compression ratio due to increased overflows and possible damage to the end seal located on the end of the fixed spiral.
Известна спиральная машина, содержащая цилиндрический корпус с расположенными в нем двумя спиральными элементами, каждый из которых состоит из торцевого диска и эвольвентной спирали, причем спирали имеют одинаковые высоту, толщину и количество витков, 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, торцевой диск подвижного спирального элемента имеет минимальный диаметр d0=2R+e (R - расстояние от центра до конца спирали, e - эксцентриситет), и его центр смещен относительно центра подвижной спирали на e/2 к внешнему концу подвижной спирали, а центр корпуса смещен относительно центра неподвижной спирали на e/2 к внешнему концу неподвижной спирали (патент US №4304535, F04C 18/02, 1981).Known spiral machine containing a cylindrical body with two spiral elements located in it, each of which consists of an end disk and an involute spiral, and the spirals have the same height, thickness and number of turns, one of the spiral elements is rigidly fixed in the housing, the other is inserted into a fixed a spiral element with the possibility of making orbital motion with an eccentricity with respect to the fixed spiral element, the end disk of the moving spiral element has minimal th diameter d 0 = 2R + e (R is the distance from the center to the end of the spiral, e is the eccentricity), and its center is shifted relative to the center of the movable spiral by e / 2 to the outer end of the movable spiral, and the center of the body is offset from the center of the fixed spiral by e / 2 to the outer end of the fixed helix (US patent No. 4304535, F04C 18/02, 1981).
Спирали данной машины имеют одинаковую длину, что не позволяет уменьшить диаметр корпуса при сохранении производительности.The spirals of this machine have the same length, which does not allow to reduce the diameter of the body while maintaining performance.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является спиральная машина, содержащая пару спиральных элементов, каждый из которых, включает торцевой диск и спираль, один из спиральных элементов выполнен с возможностью движения с эксцентриситетом е относительно другого, выполненного неподвижным, спиральные элементы в сборе образуют между собой по крайней мере пару замкнутых пространств, угол закрутки спирали неподвижного спирального элемента, больше угла закрутки спирали подвижного спирального элемента на 180 градусов (патент US №4417863, F01C 1/02, 1981).The closest technical solution, selected as a prototype, is a spiral machine containing a pair of spiral elements, each of which includes an end disk and a spiral, one of the spiral elements is made with the possibility of movement with eccentricity e relative to the other, made stationary, spiral elements assembly form at least a pair of enclosed spaces, the angle of twist of the spiral of the stationary spiral element is 180 times greater than the angle of twist of the spiral of the movable spiral element Radus (patent US №4417863,
Однако за счет того что центр торцевого диска подвижного спирального элемента совпадает с центром спирали, невозможно уменьшить габаритные размеры машины при сохранении производительности.However, due to the fact that the center of the end disk of the movable spiral element coincides with the center of the spiral, it is impossible to reduce the overall dimensions of the machine while maintaining performance.
Задачей изобретения является повышение удельных характеристик спиральной машины за счет снижения размеров корпуса спиральной машины при сохранении производительности.The objective of the invention is to increase the specific characteristics of the spiral machine by reducing the size of the casing of the spiral machine while maintaining performance.
Решение поставленной задачи достигается спиральной машиной, содержащей пару спиральных элементов, каждый из которых, включает торцевой диск и спираль, один из спиральных элементов выполнен с возможностью движения с эксцентриситетом е относительно другого, выполненного неподвижным, спиральные элементы в сборе образуют между собой по крайней мере пару замкнутых пространств, угол закрутки спирали неподвижного спирального элемента больше угла закрутки спирали подвижного спирального элемента на 180 градусов, центр торцевого диска подвижного спирального элемента смещен от центра спирали на расстояние πrБ/2 в направлении внешнего конца спирали и на расстояние πrБ/4 перпендикулярно этому направлению в сторону периферийного витка спирали, диаметр торцевого диска подвижного спирального элемента имеет величину 2(R0+2πrБ-πrБ/2(1-0.14/n-0.54/n2+0.012/n3)), где R0 - расстояние от центра до конца внутренней стенки подвижной спирали, n - число витков подвижной спирали, rБ - радиус базовой окружности.The solution to this problem is achieved by a spiral machine containing a pair of spiral elements, each of which includes an end disk and a spiral, one of the spiral elements is made with the possibility of movement with eccentricity e relative to the other, made stationary, the spiral elements in the assembly form at least a pair confined spaces, the angle of twist of the spiral of the stationary spiral element is greater than the angle of twist of the spiral of the movable spiral element by 180 degrees, the center of the end disk is movable of the spiral element is offset from the center of the spiral by a distance πr B / 2 in the direction of the outer end of the spiral and by a distance πr B / 4 perpendicular to this direction towards the peripheral coil of the spiral, the diameter of the end disk of the movable spiral element is 2 (R 0 + 2πr B - πr B /2(1-0.14/n-0.54/n 2 + 0.012 / n 3 )), where R 0 is the distance from the center to the end of the inner wall of the mobile spiral, n is the number of turns of the mobile spiral, r B is the radius of the base circle .
Решение задачи обеспечивает уменьшение габаритов корпуса машины по сравнению с прототипом при сохранении производительности.The solution to the problem provides a reduction in the dimensions of the machine body in comparison with the prototype while maintaining performance.
Изобретение поясняется следующими чертежами:The invention is illustrated by the following drawings:
на фиг.1 показаны взаимные положения подвижного 1 и неподвижного 2 спиральных элементов в предлагаемой машине, где d - диаметр торцевого диска подвижного спирального элемента, D - диаметр торцевого диска неподвижного спирального элемента (расточки корпуса);figure 1 shows the relative positions of the movable 1 and fixed 2 spiral elements in the proposed machine, where d is the diameter of the end disk of the moving spiral element, D is the diameter of the end disk of the fixed spiral element (body boring);
на фиг.2 показано построение основания подвижного спирального элемента, где O - центр спирали, O′ - центр торцевого диска, 1 - подвижная спираль, 1′ - внутренняя стенка подвижной спирали, продленная на один оборот, 2 - торцевой диск подвижного спирального элемента;figure 2 shows the construction of the base of the movable spiral element, where O is the center of the spiral, O ′ is the center of the end disk, 1 is the movable spiral, 1 ′ is the inner wall of the movable spiral extended by one revolution, 2 is the end disk of the movable spiral element;
на фиг.3 представлена схема предлагаемой спиральной машины.figure 3 presents a diagram of the proposed spiral machine.
Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.
Спираль неподвижного спирального элемента, как и в прототипе, выполнена на 180 градусов длиннее спирали подвижного спирального элемента (фиг. 1). Это обеспечивает увеличение суммы отсеченных объемов и более полное использование рабочего пространства. Производительность спиральной машины определяется геометрией спиралей. В предлагаемой спиральной машине геометрия спиралей (высота, толщина, радиус базовой окружности и т.п.) по сравнению с прототипом остается неизменной, что обеспечивает сохранение производительности.The spiral of the stationary spiral element, as in the prototype, is made 180 degrees longer than the spiral of the movable spiral element (Fig. 1). This provides an increase in the amount of cut off volumes and a more complete use of the workspace. The performance of a spiral machine is determined by the geometry of the spirals. In the proposed spiral machine, the geometry of the spirals (height, thickness, radius of the base circle, etc.) as compared with the prototype remains unchanged, which ensures the preservation of productivity.
Для установки неподвижного спирального элемента в корпусе машины выполняется цилиндрическая расточка с диаметром, равным диаметру торцевого диска неподвижного спирального элемента D. Диаметр цилиндрической расточки корпуса машины D связан с диаметром торцевого диска подвижного спирального элемента d соотношением D=d+2e. Уменьшение диаметра торцевого диска подвижного спирального элемента позволит уменьшить диаметр корпуса.To install a fixed spiral element in the machine case, a cylindrical bore is performed with a diameter equal to the diameter of the end disk of the fixed spiral element D. The diameter of the cylindrical bore of the machine case D is connected with the diameter of the end disk of the moving spiral element d by the ratio D = d + 2e. Reducing the diameter of the end disk of the movable spiral element will reduce the diameter of the housing.
Окружность торцевого диска подвижного спирального элемента строится исходя из условия отсутствия выхода торцевого уплотнителя неподвижного спирального элемента из контакта с торцевым диском подвижного спирального элемента при движении спиральных элементов. Из построения спиральных элементов следует, что траектория торцевого уплотнителя неподвижного элемента, спроецированная на торцевой диск подвижной спирали ограничена внутренней стенкой подвижной спирали, продолженной на один оборот 1′ (фиг. 2). Следовательно, окружность торцевого диска 2 должна быть описана вокруг кривой 1′. Была разработана программа, реализующая алгоритм поиска описанной окружности торцевого диска минимального диаметра для используемых в промышленности параметров спирали. Программа проводит построения множества окружностей торцевого диска с произвольными смещениями и диаметрами, удовлетворяющие перечисленным выше условиям. Из построенного множества выбираются окружности с минимальным диаметром. В результате статистической обработки данной выборки были получены формулы, для вычисления величины и направления смещения центра торцевого диска, при которых достигается минимальный диаметр основания подвижного спирального элемента и формула расчета диаметра торцевого диска.The circumference of the end disk of the moving scroll element is based on the condition that the end seal of the fixed scroll element does not come out of contact with the end disk of the moving scroll element when the spiral elements move. From the construction of the spiral elements it follows that the trajectory of the end seal of the fixed element projected onto the end disk of the movable spiral is limited by the inner wall of the movable spiral, extended by one
Расчеты показали, что наибольшее уменьшение диаметра корпуса машины возможно при условии смещения центра торцевого диска подвижного спирального элемента О′ от центра спирали О на расстояние πrБ/2 в направлении внешнего конца спирали и на расстояние πrБ/4 перпендикулярно этому направлению в сторону периферийного витка спирали, где rБ - радиус базовой окружности (фиг. 2) и диаметре торцевого диска подвижного спирального элемента, равномThe calculations showed that the largest decrease in the diameter of the machine body is possible provided that the center of the end disk of the movable spiral element O ′ is displaced from the center of the spiral O by a distance πr B / 2 in the direction of the outer end of the spiral and by a distance πr B / 4 perpendicular to this direction towards the peripheral turn spiral, where r B is the radius of the base circle (Fig. 2) and the diameter of the end disk of the moving spiral element equal to
2(R0)+2πrБ-πrБ/2(1-0.14/n-0.54/n2+0.012/n3)), где R0 - расстояние от центра до конца внутренней стенки спирали, n - число витков спирали. Тогда, как в прототипе, рассчитанный минимальный диаметр составляет 2(R0+2πrБ.).2 (R 0) + 2πr B -πr B /2(1-0.14/n-0.54/n 2 + 0.012 / n 3 )), where R 0 is the distance from the center to the end of the inner wall of the spiral, n is the number of turns of the spiral . Then, as in the prototype, the calculated minimum diameter is 2 (R 0 + 2πr B. ).
Минимальный диаметр цилиндрической расточки корпуса предлагаемой машины в зависимости от числа витков неподвижной спирали меньше диаметра цилиндрической расточки корпуса прототипа при одинаковой производительности на πrБ (1-0.14/n-0.54/n2+0.012/n3), что составляет 2-8% для используемых в промышленности параметров спиралей.The minimum diameter of the cylindrical bore of the body of the proposed machine, depending on the number of turns of the fixed spiral, is less than the diameter of the cylindrical bore of the body of the prototype with the same performance by πr B (1-0.14 / n-0.54 / n 2 + 0.012 / n 3 ), which is 2-8% for spiral parameters used in industry.
Очевидно, что для обеспечения возможности движения подвижного спирального элемента центр торцевого диска неподвижного спирального элемента должен быть смещен от центра спирали неподвижного спирального элемента так, чтобы при совмещении центров спиралей он совпадал с центром торцевого диска подвижного спирального элемента.Obviously, in order to allow the movement of the movable spiral element, the center of the end disk of the fixed spiral element must be offset from the center of the spiral of the fixed spiral element so that when the centers of the spirals are aligned, it coincides with the center of the end disk of the movable spiral element.
Заявленный технический результат обеспечивается как для спиральной машины, в которой неподвижный спиральный элемент выполнен отдельно и закреплен в цилиндрической расточке корпусе, так и для спиральной машины, в которой неподвижный спиральный элемент выполнен заодно с корпусом. Основным преимуществом спирали, выполненной заодно с корпусом являются меньшие тепловые деформации за счет более интенсивного теплоотвода.The claimed technical result is provided both for a spiral machine in which a fixed spiral element is made separately and fixed in a cylindrical bore of the body, and for a spiral machine in which a fixed spiral element is made integral with the case. The main advantage of a spiral made integrally with the casing is less thermal deformation due to more intensive heat removal.
На фиг. 3 показана схема предлагаемой спиральной машины, в которой неподвижная спираль выполнена заодно с корпусом.In FIG. 3 shows a diagram of the proposed spiral machine, in which a fixed spiral is made integral with the body.
Спиральная машина содержит корпус 1 с выполненной в нем цилиндрической расточкой, внутри которой находится неподвижная спираль, составляющая с корпусом единое целое. Подвижный спиральный элемент 2 состоит из торцевого диска и спирали. Свободными концами спирали вставлены одна в другую. На торцах спиралей расположены торцевые уплотнители 3, которые практически упираются в поверхности торцевых дисков ответных спиральных элементов, снижая тем самым обратные перетекания через торцевой зазор. В качестве базовой кривой спиралей используется эвольвента. Спираль неподвижного спирального элемента на 180 градусов длиннее спирали подвижного спирального элемента (фиг. 1). Подвижный спиральный элемент насажен на эксцентриковый вал 4 и совершает орбитальное движение относительно неподвижной спирали. Для устранения дисбаланса на эксцентриковом валу также размещен балансир 5.The spiral machine comprises a
В корпусе со стороны подвижного спирального элемента 2 установлено противоповоротное устройство 6 для предотвращения поворота подвижного спирального элемента 2 относительно его геометрической оси. В верхней части корпуса в секторе между концами спиралей расположен всасывающий патрубок 7, а в центре цилиндрической расточки корпуса выполнено отверстие нагнетания.An
Спиральная машина работает следующим образом. Всасывание осуществляется через патрубок 7. При орбитальном движении подвижного спирального элемента 2 относительно неподвижной спирали (корпуса) 1 между спиралями образуются две замкнутые полости. Сжатие и перемещение газа со стороны всасывания в сторону нагнетания происходит благодаря уменьшению объемов замкнутых полостей. В определенный момент происходит объединение замкнутых полостей друг с другом и вытеснение сжимаемой среды через нагнетательное отверстие.The spiral machine operates as follows. Suction is carried out through the
В предлагаемой спиральной машине для используемых в промышленности параметров спирали диаметр корпуса на 2-8% меньше диаметра корпуса прототипа, а следовательно, спиральная машина имеет по сравнению с прототипом более высокие удельные характеристики.In the proposed spiral machine for the spiral parameters used in industry, the case diameter is 2-8% less than the diameter of the prototype case, and therefore, the spiral machine has higher specific characteristics compared to the prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014106725/06A RU2550225C1 (en) | 2014-02-21 | 2014-02-21 | Spiral machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014106725/06A RU2550225C1 (en) | 2014-02-21 | 2014-02-21 | Spiral machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2550225C1 true RU2550225C1 (en) | 2015-05-10 |
Family
ID=53293887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014106725/06A RU2550225C1 (en) | 2014-02-21 | 2014-02-21 | Spiral machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2550225C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4417863A (en) * | 1981-01-16 | 1983-11-29 | Hitachi, Ltd. | Scroll member assembly of scroll-type fluid machine |
| US5318424A (en) * | 1992-12-07 | 1994-06-07 | Carrier Corporation | Minimum diameter scroll component |
| US6257851B1 (en) * | 1997-09-25 | 2001-07-10 | Scroll Technologies | Generalized minimum diameter scroll component |
| RU2387878C1 (en) * | 2006-02-28 | 2010-04-27 | Дайкин Индастриз, Лтд. | Sliding compressor element, sliding element base, spiral element and compressor |
| RU2404372C2 (en) * | 2006-03-03 | 2010-11-20 | Дайкин Индастриз, Лтд. | Compressor and method of its fabrication (versions) |
-
2014
- 2014-02-21 RU RU2014106725/06A patent/RU2550225C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4417863A (en) * | 1981-01-16 | 1983-11-29 | Hitachi, Ltd. | Scroll member assembly of scroll-type fluid machine |
| US5318424A (en) * | 1992-12-07 | 1994-06-07 | Carrier Corporation | Minimum diameter scroll component |
| US6257851B1 (en) * | 1997-09-25 | 2001-07-10 | Scroll Technologies | Generalized minimum diameter scroll component |
| RU2387878C1 (en) * | 2006-02-28 | 2010-04-27 | Дайкин Индастриз, Лтд. | Sliding compressor element, sliding element base, spiral element and compressor |
| RU2404372C2 (en) * | 2006-03-03 | 2010-11-20 | Дайкин Индастриз, Лтд. | Compressor and method of its fabrication (versions) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20230100611A1 (en) | Scroll compressor with recesses and protrusions | |
| JP5443132B2 (en) | Scroll fluid machinery | |
| RU2560647C1 (en) | Scroll compressor | |
| US10851782B2 (en) | Rotary-type compressor | |
| KR102051095B1 (en) | Scroll compressor | |
| CN110520624B (en) | Rotary compressor | |
| JP2007170253A (en) | Scroll compressor | |
| KR101870179B1 (en) | Rotary compressor with dual eccentric portion | |
| US9879679B2 (en) | Scroll compressor | |
| RU2638113C2 (en) | Pd geared pump | |
| RU2550225C1 (en) | Spiral machine | |
| KR20130003961A (en) | Scroll compressor | |
| JPWO2018142505A1 (en) | Compressor | |
| KR0121938B1 (en) | Fluid compressor | |
| KR101315842B1 (en) | vacuum pump pitch with screw rotor | |
| JP2014070521A (en) | Scroll-type compressor | |
| JP2006104991A (en) | Scroll compressor | |
| RU2565342C1 (en) | Oil-free spiral machine | |
| JP6869378B2 (en) | Rotary compressor | |
| KR102182171B1 (en) | Scroll compressor | |
| JP2928596B2 (en) | Fluid compressor | |
| KR102376260B1 (en) | Rotary compressor | |
| Sato et al. | Development of an Evolutionary Three-Dimensional Scroll Compressor | |
| KR940007759B1 (en) | Fluid compressor | |
| JPH07107391B2 (en) | Fluid compressor |