Біротаційний компресор дудіна з тороїдальними поршнями

Біротаційний компресор з тороїдальними циліндрами і поршнями, що включає герметичний корпус, всередині якого розміщені електропривід з надійно прикріпленим до нього ротаційним компресором, масляний картер якого з'єднується з парами фреону, який відрізняється тим, що в корпусі додатково знаходиться асинхронний шестеренний редуктор із змінним передавальним відношенням, з масляним картером, відокремленим від парів фреону, призначений для забезпечення обернено-поступального руху поршнів в циліндрах тороїдального типу, розташованих по колу з можливістю обертатися в одну сторону з різними кутовими швидкостями Винахід відноситься до холодильного устаткування, але може бути використаний для перекачки агресивних рідких і газоподібних середовищ в щодо ущільнення вузла, що качає, оскільки вузол в ньому, що качає, поршневого типу Поршні в ньому ущільнюються ущільнювальними кільцями або точним притиранням поршнів в циліндрах В патенті ФРН №2447485 описаний роторний насос з тороїдальними поршнями, в якому ротором є ексцентриковий вал і надійно посаджена на нього шайба з радіальними пазами Статором являються диски з кільцевими тороїдальними виточками, в яких ковзають поршні у вигляді сегментів тора, що розрізаний пополам В кожному поршні є сферичне гніздо з вкладеним в нього шариком Ці шарики одночасно знаходяться в радіальних пазах ведучої шайби Величина ексцентриситету регулюється При наявності ексцентриситету під час обертання ведучої шайби шарики здійснюють зворотно-поступальний рух в радіальних пазах шайби, а поршні переміщуються в кільцевих виточках диску, періодично зближуючись між собою і віддаляючись один від одного ХІМІЧНІЙ промисловості Відомий герметичний фреоновий компресор ФГР-0,7, де сам ротаційний компресор разом з електродвигуном вмонтовані всередині герметичного корпусу Ексцентриковий вал компресора розміщений вертикально На ексцентрикову частину вала насаджений циліндричний ротор, що обкатує внутрішню поверхню циліндра, закріпленого в корпусі В циліндрі знаходиться лопата, розміщена радіально і притискається до утворюючої циліндричного ротора двома пружинами На верхній кінець валу насаджений ротор електродвигуна, статор електродвигуна також знаходиться всередині герметичного корпуса і запресований в циліндричну частину силової мембрани корпуса Газ через запірний вентиль надходить у фігурну чашку в верхній частині герметичного корпуса, проходить по свердлінням ротора електродвигуна, охолоджуючи його, далі через отвори в силовій мембрані корпуса попадає в забірну частину корпуса, де газ засмоктується роторним компресором і виходить через ЗОВНІШНІЙ нагнітаючий патрубок в систему охолодження Нижня частина корпуса заповнена маслом До частин, що труться, масло надходить по свердлінням в валу під тиском відцентрових сил, що виникають під час обертання валу Із серії герметичних компресорів невеликої потужності широко відомий фреоновий компресор ФГ-0,7, відносно якого добре вирішені питання При цьому змінюється об'єм робочих камер, які утворюються з допомогою торців сусідніх поршнів, боковими поверхнями тороїдальних проточок в диску та боковими плоскостями ведучої шайби Рідина всмоктується в робочі камери і нагнічується з них через ВІДПОВІДНІ свердління та канали Кожна із описаних конструкцій, виконуючи свої функції, має свої недоліки Так в ротаційних компресорах практично важко створити необхідну ЩІЛЬНІСТЬ між торцевими поверхнями циліндрів і ротором, що обертається, а також між лопатами та поверхнею прилягаючих лопат о> о 00 ю 58099 Загальним недоліком герметичних компресорів є контакт фреону з поверхнею масляної ванни всередині герметичного корпусу Краплі масла переміщуються парами фреону в систему охолодження і там замерзають, закупорюючи систему охолодження Загальним недоліком поршневих компресорів з кривошипно-шатунним приводом поршнів є бовтанка поршня всередині циліндра, в результаті якої поршень своєю спідницею прижимається до дзеркала циліндру під час кожного повороту колінного валу, що являється причиною великих втрат потужності на тертя і потребує посиленої змазки поверхонь тертя Описана в патенті ФРН №2447485 конструкція має низьку герметичність і експлуатаційну надійність внаслідок великої КІЛЬКОСТІ рухомих частин (поршнів), що не пов'язані один з одним, кожен з яких рухається одночасно в двох перпендикулярних пазах, крім того шарики, які ковзають в заглибленнях поршнів, дають додаткові протікання Мета передбачуваного дослідження - збільшення експлуатаційної надійності компресора із збільшенням продуктивності Найбільш близьким до передбачуваного вирішення і прийнятим авторами за прототип є ротаційний фреоновий герметичний компресор ФГР0,7, оскільки особливістю ротаційних компресорів являється відсутність деталей, які здійснюють зворотно-поступальні рухи Поставлена мета в конструкції герметичного біротаційного компресора з тороїдальними поршнями, що пропонується авторами, досягається сумісництвом можливостей поршневого компресора відносно створення високого тиску, експлуатаційної надійності ротаційного компресора і можливості варіації КІЛЬКОСТІ вузлів (поршень-циліндр), які коливаються В передбачуваній конструкції використана оригінальна кінематика руху поршнів, в якій поршень, рухаючись в циліндрі зворотнопоступально, після циклу стиснення , назад не повертається, а від нього відходить циліндр, виконуючи цикл всмоктування, таким чином поршень не має мертвих точок (верхньої і нижньої), так як це притаманно кривошипно-шатунному механізму, тому запропонована авторами кінематика дозволяє значно збільшити режими експлуатації з метою збільшення продуктивності з одночасним зниженням динамічних і шумових характеристик Зменшенню динамічних і шумових характеристик компресора також сприяє конструктивне рішення, в якому поршні надійно закріплені на своїх штоках не торкаються дзеркала циліндра, а слідують строго по осі циліндра концентричне, контакт з дзеркалом циліндра здійснюється тільки по ущільненим КІЛЬЦЯМ Зменшення віднесення масла парами фреону в систему охолодження досягається тим, що масляна ванна повністю відокремлена від фреонового середовища перегородкою, в якій стільки невеликі отвори для витравлення тиску в порожнини над поверхнею масла Конструктивно запропонована авторами розробка (фіг 1, 2) складається з герметичного корпуса (1), в нього вмонтований електродвигун (2) з обмоткою статора (3) і ротором (4), на роторі за кріплена крильчатка (5) для покращення продуву через свердління в ТІЛІ ротора Газ надходить із забірного вентиля в фігурну чашку (6), потім в свердління ротора і щілину між ротором та статором, потрапляє в забірну порожнину (8) компресора (ЗП) через вікна (7) силової діафрагми корпуса, звідти через впускні клапани і свердління в колектор (11) і втрубопровід системи охолодження (13) Вузол поршневого типу, що коливається, складається із циліндрів (9) і поршнів (10) у вигляді сегментів тора, які розміщені по окружності, вільно входять в циліндри та здійснюють в них зворотнопоступальні рухи Ущільнюючим елементом між поршнями і циліндром є ущільнюючі кільця (14) Поршні через штоки (15) надійно скріплені з ведучою шайбою у вигляді зірочки (16), яка насаджена на вал електродвигуна (2) Циліндри (9) надійно закріплені на диску (17), ВІДЛИТІ разом з колектором (11) і порожнім валом (18), який розміщений СПІВВІСНО з валом електродвигуна (2) В диску (17) і колекторі (11) є свердління для проходження газу в систему охолодження по трубці (13) Обертання порожнього валу (18) з диском (17) здійснюється від валу електродвигуна (2) через асинхронний редуктор (19) із змінним передавальним відношенням через шестерні Z-i, 2.2, 2г, 2$, розташовані в закритому масляному картері, який має невеликі отвори для вирівнювання тиску всередині картера з порожниною забору Шестерня Zi надійно насаджена на вал (2), входить в зачеплення з шестернею Z2, відлитою в блоці з шестернею 2г, яка входить в защемлення з шестернею Z4, закріпленою на порожньому валу (18) диску (17) Шестерні Zi=Z2 - не круглі, зі змінним передавальним відношенням (Fconst), шестерні Z3=Z4 - круглі з передавальним відношенням (i=const, 1=1) При рівномірному обертанні валу електродвигуна (2) з насадженою на нього ведучою шайбою (wm=const) порожній вал диску (17) та закріплені на диску циліндри (9) обертаються в ту ж сторону, але нерівномірно (w A Ф const), примушуючи поршні всередині циліндрів здійснювати зворотно-поступальні рухи Рухаючись строго по осі тора, поршні змінюють об'єм робочих камер, що утворюються торцями поршнів, закритими торцями циліндрів і внутрішніми боковими поверхнями циліндрів На фіг 3 зображені контури ділильних "кіл" d fl Zi і dflZ2, овальних шестерень 2^\ і Z2, на фіг 4 зображені графіки взаємного переміщення поршнів і циліндрів Wm=Wzi=const - швидкість обертання ведучої шайби з поршнями, W f l =w z 2 fconst - швидкість обертання диску (10) з циліндрами (9) Для зменшення пульсації циліндри компресора попарно розгорнуті один до одного, а поршні попарно з'єднані єдиним штоком (фіг 2) Література 1) Є В Мальпна, Ю В Мальпн Холодильні машини та установки М , 1979 2) В І Турк Насоси і насосні станції М ,1961 3) Д А Лепаєв Довідник по ремонту електропобутових приладів М , 1975 4) А с №2447485 (ФРН) 58099 Комп'ютерна верстка Л Ціхановська Підписано до друку 05 08 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна