Роторно-поршневий компресор

Реферат: Роторно-поршневий компресор містить епітрохоїдний корпус із передньою та задньою бічними кришками, ротором на ексцентриковому валу, пристрій розпилення мастила у вигляді ежектора, систему каналів, що з'єднують ежектор з робочими камерами, і пристрій для дозування подачі мастила. Для забезпечення економної дозованої подачі мастила до тертьових поверхонь компресора картер для розміщення мастила прикріплений до задньої бічної кришки, ежектор установлений усередині картера, а система каналів виконана у вигляді радіального або похилого отвору, виконаного в корпусі в зоні процесу розширення, і з'єднаного з ним через камеру більшого діаметра осьового отвору, що проходить через корпус, фланець задньої бічної кришки й передній фланець картера, і з'єднаного з ежектором, на робочих поверхнях бічних кришок виконані радіальні канали для з'єднання через кільцевий зазор, виконаний між ексцентриковим валом і задньою бічною кришкою, порожнини картера з робочими камерами в період процесу усмоктування, при цьому пристрій для дозування подачі мастила виконано у вигляді підпружиненого клапана й розрізного пружного кільця, переважно з антифрикційного матеріалу, що має зазор заданої дозуючої величини в місці розрізу, з яких, підпружинений клапан установлений перед ежектором у згаданій камері більшого діаметра, а розрізне пружне кільце встановлене в кільцевому зазорі між ексцентриковим валом і задньою бічною кришкою, причому кільцем перекритий цей кільцевий зазор, а в місці його розрізу сформований зазор заданої дозуючої величини. UA 104999 C2 (12) UA 104999 C2 UA 104999 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до компресоробудування й може бути використаний в стаціонарних і транспортних газових (повітряних) і холодильних установках, кондиціонерах і теплових насосах. Переваги роторно-поршневих компресорів перед поршневими полягають у відсутності елементів зі зворотно-поступальним рухом, що дозволяє забезпечити гарні питомі показники по масі й габаритам, зниження ріння вібрацій і шуму. Відомий роторно-поршневий компресор, що містить епітрохоїдний корпус iз передньою та задньою бічними кришками та розміщеним в утвореній ними порожнині ротором, розташованим на ексцентриковому валу, при цьому корпус, бічні кришки й ротор утворюють робочі камери змінного обсягу, систему змащення робочих поверхонь компресора, що містить маслобак для утримання мастила, пристрій розпилення мастила у вигляді ежектора, сопло якого сполучається трубкою зі наданим маслобаком, і систему каналів, виконаних в епітрохоїдному корпусі та ексцентриковому валу, що з'єднують ежектор з робочими камерами (А.С. СРСР № 315800, опубл. 01.10.1971, бюл. № 29). Специфіка роторно-поршневих компресорів полягає в тому, що через недолік місця для розміщення ефективних торцевих ущільнень ротора й складності видалення з нього мастила, найбільш простим і надійним способом запобігання його надлишкової кількості, що попадає в робочі камери, з дозування його подачі. Недоліки відомого роторно-поршневого компресора: 1. Не має дозування кількості подаваного мастила. 2. Оскільки ежектор з'єднаний постійно з робочими камерами й маслобаком, через нього при протіканні процесів розширення впорскується, а усмоктування - підсмоктується надлишкова, неконтрольована кількість мастила, що через раніше відзначену специфіку роторно-поршневих компресорів здебільшого викидається у газових (повітряних) роторно-поршневих компресорах в атмосферу, погіршуючи екологію, збільшуючи збиток мастила із системи, приводить до посиленого нагароутворення, особливо в нагнітальному клапані, погіршуючи його роботу. 3. Додатково потрібен маслобак, що конструктивно не входить у компресор, розташований поза ним, як і ежектор мастилопроводом. При низьких температурах навколишнього середовища, що доходять за умовами експлуатації до мінус 55 °C, мастило настільки загущується, що без його примусового підігріву в маслобаку стороннім джерелом тепла ежектор (і іншого типу насос) не може його підсмоктати із маслобака і подати споживачеві. 4. Ежектор працює тільки при наявності певного перепаду тиску, тоді як в експлуатації він може бути (значно) нижче, наприклад, при виконанні піскоструминних, фарбувальних та ін. робіт, при яких ежектор не працює. 5. Ежектор виконується із труб малого зовнішнього діаметра - порядку 8…10 мм, а оскільки вони розташовані поза компресором, легко можуть бути ушкоджені (поламані) при транспортуванні й експлуатації компресора. 6. Установлення ежектора перед переднім кінцем ексцентрикового вала виключає (або сильно ускладнює) можливість установлення на нього крильчатки нагнітаючого вентилятора, призначеного для охолодження компресора. Відомий також роторно-поршневий компресор, що містить епітрохоїдний корпус із передньою та задньою бічними кришками й розміщеним в утвореній ними порожнині ротором, розташованим на ексцентриковому валу, при цьому корпус, бічні кришки й ротор утворюють робочі камери змінного обсягу, систему змащення робочих поверхонь компресора, що має картер, не призначений для розміщення мастила, розташовану поза компресором ємність для утримання рідини, що змазує, пристрій розпилення рідини у вигляді ежектора, сопло якого сполучається трубкою із зазначеною ємністю, систему каналів, що з'єднують ежектор з робочими камерами, і пристрій для дозування подачі рідини в осьове свердління ексцентрикового валу (А.С., СРСР № 1231263, опубл. 15.05.1986, бюл. №18, найближчий аналог). У цьому компресорі частково усунутий перший з перерахованих вище недоліків, а саме, - на вході в радіальне свердління ексцентрикового вала встановлений дозатор у вигляді поворотної заслінки із приводом, постаченим реле часу, що дозволяє регулювати кількість подаваної рідини у вал у період процесу розширення. Однак цей дозатop ускладнює конструкцію й знижує надійність роботи компресора. Крім того, він має інші перераховані вище недоліки. У винаході поставлена задача створення роторно-поршневого компресора, у якому за рахунок зміни місця розміщення ежектора й комутації каналів системи змащення, а також введення нових конструктивних елементів, забезпечується економічна дозована подача мастила до тертьових поверхонь компресора. 1 UA 104999 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Поставлена задача вирішується тим, що в роторно-поршневому компресорі, що містить епітрохоїдний корпус із передньою та задньою бічними кришками й розміщеним в утвореній ними порожнині ротором, розташованим на ексцентриковому валу, при цьому корпус, бічні кришки й ротор утворюють робочі камери змінного обсягу, систему змащення робочих поверхонь компресора, що має картер для утримання мастила, пристрій розпилення мастила у вигляді ежектора, сопло якого сполучене трубкою з донною частиною картера, систему каналів, що з'єднують ежектор з робочими камерами, і пристрій для дозування подачі мастила, відповідно до винаходу система каналів реалізована у вигляді радіального або похилого отвору, виконаного в корпусі в зоні процесу розширення, з'єднаного з ним через камеру більшого діаметра отвору, що проходить в осьовому напрямку через корпус, фланець задньої бічної кришки і передній фланець картера, і з'єднаного з ежектором, розташованим усередині картера, а на робочих поверхнях бічних кришок виконані радіальні канали для з'єднання через кільцевий зазор, утворений між ексцентриковим валом і задньою бічною кришкою, порожнини картера з робочими камерами в період процесу усмоктування, а пристрій для дозування подачі мастила виконано у вигляді підпружиненого клапана й розрізного пружного кільця, переважно з антифрикційного матеріалу, що має зазор заданої (дозуючої) величини в місці розрізу, з яких, підпружинений клапан установлений перед ежектором у згаданій камері більшого діаметра, а розрізне пружне кільце встановлене в кільцевому зазорі між ексцентриковим валом і задньою бічною кришкою, причому пружним кільцем перекрито цей кільцевий зазор, а у місці його розрізу сформований зазор заданої (дозуючої) величини. Над підпружиненим клапаном виконаний буферний обсяг. Розрізне кільце може бути встановлене як у кільцевій канавці, виконаній в отворі задньої бічної кришки, так і в кільцевій канавці, виконаній в тілі ексцентрикового вала. Поставлена задача вирішується також тим, що в роторно-поршневому компресорі, що містить епітрохоїдний корпус із передньою та задньою бічними кришками й розміщеним в утвореній корпусом і кришками порожнині ротором, розташованим на ексцентриковому валу, при цьому корпус, бічні кришки й ротор утворюють робочі камери змінного обсягу, систему змащення робочих поверхонь компресора, що має картер для утримання мастила, пристрій розпилення мастила у вигляді ежектора, розташованого усередині картера, сопло якого сполучене трубкою з донною частиною картера, систему каналів, що з'єднують ежектор з робочими камерами, і пристрій для дозування подачі маслила, відповідно до винаходу в картері встановлений додатковий дублюючий засіб розбризкування мастила, виконаний у вигляді провідної і веденої шестерень, що перебувають у зачепленні, при ньому провідна шестірня жорстко закріплена на ексцентриковому валу, а вісь веденої шестірні нерухомо закріплена в приливі нижньої частини задньої бічної кришки таким чином, що частина цієї шестірні розташована нижче нижньої позначки рівня мастила. Виконання компресора відповідно до запропонованого винаходу забезпечує наступні переваги: У компресорі забезпечується більш точне дозування кількості подаваного до тертьових частин робочих камер мастила. При протіканні процесу усмоктування підсмоктується необхідна й контрольована кількість мастила. Тому скорочується до мінімуму його викид в атмосферу, зменшується нагароутворення, відпадає необхідність у маслобаці, оскільки картер з мастилом конструктивно входить у компресор. При низьких температурах навколишнього середовища здійснюється підігрів мастила від задньої бічної кришки компресора. Незважаючи на те, що ежектор працює тільки при наявності певного перепаду тиску, а в експлуатації він може бути (значно) нижче, наприклад, при виконанні піскоструминних, фарбувальних та інших робіт, при яких ежектор не працює, однак і при цьому система змащення виконує свої функції, оскільки мастило розприскується додатковою, дублюючою системою, що складається із двох обертових шестерень, що перебувають у зачепленні, нижня з яких - ведена - постійно перебуває в масляній ванні картера. Тому, що ежектор поміщений у картер, виключається можливість його ушкодження при транспортуванні й експлуатації компресора. Винахід пояснюється кресленнями, на яких представлені; Фіг. 1 - поздовжній розріз компресора. Фіг. 2 - поперечний розріз компресора зі знятою передньою бічною кришкою, Фіг. 3 і фіг. 4 - фрагменти системи змащення. Фіг. 5 і фіг. 6 - варіанти розташування дозуючих кілець. Роторно-поршневий компресор (далі компресор) складається з епітрохоїдного корпуса 1, закритого з торців передньою 2 і задньою 3 бічними кришками, ексцентрикового вала 4, на ексцентриковій частині якого встановлений ротор 5. До торця задньої бічної кришки 3 2 UA 104999 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 прикріплений картер 6, закритий із заднього торця кришкою картера 7. Нижня частина картера заповнена мастилом (фіг. 1). Сапуна в картері немає. Епітрохоїдний корпус 1, бічні кришки 2, 3 і poтоp 5 утворюють робочі камери 8 і 9 змінного обсягу. На фіг. 2 poтоp 5 зображений у двох положеннях; суцільною лінією, коли обсяг камери 8 мінімальний (шкідливий), камери 9 - максимальний (повний), а пунктирною лінією в проміжному положенні, коли починає відкриватися впускне вікно 10. Нагнітальний клапан 11, установлений у випускному (нагнітальному) колодязі корпуса 1. У роторі 5 установлені радіальні 12 і торцеві 13 ущільнювальні планки, що підтискуються до робочих поверхонь експандерами, які забезпечують герметизацію робочих камер 8 і 9. Система змащення (фіг. 2, 3 і 4) компресора реалізована у вигляді похилого або радіальною отвору 14, виконаного в робочій поверхні епітрохоїдного корпуса 1 у зоні процесу розширення й з'єднаного з ним осьового отвору 15, що проходить через епітрохоїдний корпус 1, фланець задньої бічної кришки 3 і передній фланець картера 6, до якого співвісно підключений ежектор, що складається із сопла 16 і трубки 17 (фіг. 1, 3, 4), при цьому до радіального 14 або осьового 15 отворів в епітрохоїдному корпусі виконана співвісно або перпендикулярно з'єднана з ними циліндрична камера 18 більшого, ніж отвори 14 і 15 діаметра, закрита з торця при осьовому розташуванні камери передньою бічною кришкою 2 (фіг. 3), а при радіальному розташуванні заглушкою 19 (фіг. 4). У циліндричній камері 18 установлений самодіючий клапан 20 у вигляді поршня (фіг. 3, 4) або кульки, на фігурах не показаної. До циліндричної камери 18 приєднаний додатковий буферний обсяг 21, а над поршнем (кулькою) установлена пружина 22; на робочих поверхнях бічних кришок 2 і 3 виконані радіальні канали 23 (фіг.2), що з'єднують через кільцевий зазор між ексцентриковим валом 4 і задньою бічною кришкою 3 порожнину картера 6 з робочими камерами 8 і 9 у період процесу усмоктування. Розміщення ежектора усередині картера 6 поблизу задньої бічної кришки 3 поліпшує умови його роботи при низьких температурах, оскільки при роботі компресора кришка 3 підігрівається, підігріваючи й розташоване поблизу її мастило, знижуючи його в'язкість, а ежектор усередині картера захищений від поломки. У місці проходження ексцентрикового вала 4 в отворі задньої бічної кришки 3 у ній або в ексцентриковому валу виконані кільцеві канавки для установки переважно і антифрикційного матеріалу розрізних пружних кілець 24 (фіг. 5) або 25 (фіг. 6), які притискаються до ексцентрикового вала 4 (фіг. 5) або до отвору задньої бічної кришки 3 (фіг. 6) зусиллям власної пружності і у місці розрізу мають зазор заданої величини, що дозує кількість подаваної на змащення тертьових деталей робочих камер газомастильної суміші. Компресор додатково містить усередині картера жорстко закріплену на ексцентриковому валу 4 провідну шестірню 26 і ведену шестірню, що перебуває з нею в постійному зачепленні. 27 (фіг. 1), установлену на осі 28, що нерухомо закріплена в приливі нижньої частини задньої бічної кришки 3 таким чином, щоб нижня частина веденої шестерні постійно перебувала в мастилі незалежно від його рівня. Зазначена шестеренна пара є додатковим дублюючим засобом розбризкування мастила. Компресор працює в такий спосіб. Ексцентриковий вал 4 приводиться в обертання від вала двигуна. Від ексцентрикового вала обертання передається ротору 5, що робить планетарний рух, обертаючись із валом і провертаючись відносно нього. При обертанні ротора обсяг робочих камер 8 і 9 циклічно змінюється від мінімальною до максимального, за рахунок чого здійснюється робочий процес. На фіг. 1 і 2 суцільними лініями ротор 5 зображений у вихідному положенні, коли в робочій камері 8 закінчився процес нагнітання, у робочій камері 9 закінчився процес усмоктування та іде інерційне дозаповнення. На фіг.2 пунктирними лініями ротор 5 зображений у проміжному положенні, коли в робочій камері 8 закінчився (або близький до закінчення) процес розширення й радіальною планкою 12 починає відкриватися впускне вікно 10, починаючи процес усмоктування. У робочій камері 9 починається процес стиснення, при досягненні тиску нагнітання відкривається нагнітальний клапан 11 і стиснений газ виштовхується з неї. Після приходу ротора 5 у вихідне положення робочі камери 8 і 9 міняються місцями, далі цикл повторюється. Змащення компресора здійснюється газомастильною сумішшю. При проходженні радіальною ущільнювальною планкою 12 радіального отвору 14 (фіг. 2, 3, 4) газ, що має підвищений тиск, виштовхується в нього, віджимає пружину 22 і, як показано на фіг. 3 і 4 поршень (кулька) 20 зміщується у крайнє ліве положення (фіг. 3) або крайнє верхне положення (фіг. 4), відкриваючи прохід газовому потоку в осьовий отвір 15, сопло 16 ежектора й створюючи в його меншому по площі перетині розрідження, за рахунок якого по трубці 17 мастило підсмоктується з картера 6 і викидається соплом 16 у картер у вигляді дрібно розпиленої газомастильної суміші, що заповнює картер. Оскільки з картером через кільцевий зазор між 3 UA 104999 C2 5 10 15 задньою бічною кришкою 3 і ексцентриковим валом 4, а також радіальними каналами 23 згущуються робочі камери 8 і 9 у період протікання в них процесу усмоктування, газомастильна суміш засмоктується в них. Для дозування кількості подаваної на змащення газомастильної суміші в кільцевому зазорі встановлені в задній бічній кришці 3 (фіг. 5) або в ексцентриковому валу 4 (фіг. 6) пружні розрізні кільця 24 або 25, що мають зазор заданої (дозуючої) величини. Але з робочими камерами 8 і 9 у період процесу усмоктування з'єднане й сопло 16 ежектора, через яке газомастильна суміш може підсмоктуватись в робочі камери. Щоб блокувати її надходження або обмежити необхідною кількістю для змащення робочої поверхні епітрохоїдного кopпуca 1, установлений поршень (кулька) 20, які під дією розрідження в робочих камерах 8 або 9 і зусилля пружини 22 сідають на свої сідла, повністю або частково перекриваючи прохід для підсмоктування газомастильної суміші. Таким чином, вдасться уникнути підвищеної втрати мастила, нагароутворення, викиди в атмосферу, забезпечити поліпшення екології. Відсутність сапуна також сприяє цьому. Додатковий буферний обсяг 21 послаблює дію насосних ходів і полегшує швидке переміщення поршня (кульки) 20. Для забезпечення надійної, безперебійної роботи компресора застосована й дублююча система змащення. При великій в'язкості масла й роботі компресора на знижених режимах, коли тиск газу в процесі розширення недостатній, ежектор працювати не може, мастило в картері 6 буде розприскуватися зануреною в нього веденою шестірнею 27, що приводиться в обертання провідною шестірнею 26. 20 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 40 45 50 1. Роторно-поршневий компресор, що містить епітрохоїдний корпус із передньою та задньою бічними кришками й розміщеним в утвореній ними порожнині ротором, розташованим на ексцентриковому валу, при цьому корпус, бічні кришки й ротор утворюють робочі камери змінного обсягу, систему змащення робочих поверхонь компресора, що має картер для розміщення мастила, пристрій розпилення мастила у вигляді ежектора, сопло якого з'єднано трубкою з донною частиною картера, систему каналів, що з'єднують ежектор з робочими камерами, і пристрій для дозування подачі мастила, який відрізняється тим, що картер для розміщення мастила прикріплений до задньої бічної кришки, ежектор установлений усередині картера, а система каналів виконана у вигляді радіального або похилого отвору, виконаного в корпусі в зоні процесу розширення, і з'єднаного з ним через камеру більшого діаметра осьового отвору, що проходить через корпус, фланець задньої бічної кришки й передній фланець картера, і з'єднаного з ежектором, на робочих поверхнях бічних кришок виконані радіальні канали для з'єднання через кільцевий зазор, виконаний між ексцентриковим валом і задньою бічною кришкою, порожнини картера з робочими камерами в період процесу усмоктування, при цьому пристрій для дозування подачі мастила виконано у вигляді підпружиненого клапана й розрізного пружного кільця, переважно з антифрикційного матеріалу, що має зазор заданої дозуючої величини в місці розрізу, з яких підпружинений клапан установлений перед ежектором у згаданій камері більшого діаметра, а розрізне пружне кільце встановлене в кільцевому зазорі між ексцентриковим валом і задньою бічною кришкою, причому кільцем перекритий цей кільцевий зазор, а в місці його розрізу сформований зазор заданої дозуючої величини. 2. Роторно-поршневий компресор за п. 1, який відрізняється тим, що над підпружиненим клапаном утворений буферний обсяг. 3. Роторно-поршневий компресор за п. 1, який відрізняється тим, що розрізне пружне кільце встановлене в кільцевій канавці, виконаній в отворі задньої бічної кришки. 4. Роторно-поршневий компресор за п. 1, який відрізняється тим, що розрізне пружне кільце встановлене в кільцевій канавці, виконаній в тілі ексцентрикового вала. 5. Роторно-поршневий компресор за п. 1, який відрізняється тим, що в картері встановлений додатковий дублюючий засіб розбризкування мастила, виконаний у вигляді провідної і веденої шестерень, що перебувають у зачепленні, при цьому провідна шестірня жорстко закріплена на ексцентриковому валу, а вісь веденої шестірні нерухомо закріплена в припливі нижньої частини задньої бічної кришки таким чином, що частина цієї шестірні розташована нижче нижньої позначки рівня мастила. 4 UA 104999 C2 5 UA 104999 C2 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6