RU103862U1

RU103862U1 - COMPRESSOR

Info

Publication number: RU103862U1
Application number: RU2010142441/06U
Authority: RU
Inventors: Сергей Васильевич Алешин; Валерий Владимирович Мишнаевский
Original assignee: Сергей Васильевич Алешин; Валерий Владимирович Мишнаевский
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2011-04-27

Abstract

Компрессор, содержащий корпус, в котором выполнены входное и выходное отверстия, и два рабочих элемента, расположенных в корпусе, выполненных с возможностью синхронного вращения, обеспечивающего периодическое сжатие газа, отличающийся тем, что первый рабочий элемент представляет собой сплошной цилиндр, на поверхности которого выполнено, по меньшей мере, два продольных паза, а второй рабочий элемент представляет собой полый цилиндр с симметричными продольными прорезями, образующими перемычки в количестве, равном количеству пазов первого рабочего элемента, при этом второй рабочий элемент расположен на неподвижном валу, в котором выполнен продольный вырез, конгруэнтный образующей первого рабочего элемента и обеспечивающий постоянное сопряжение первого рабочего элемента и неподвижного вала, а пазы первого рабочего элемента имеют форму, позволяющую обеспечить прием, сжатие и перенос газа при их взаимодействии с перемычками второго рабочего элемента. A compressor comprising a housing in which inlet and outlet openings are made, and two working elements located in the housing, configured for synchronous rotation providing periodic gas compression, characterized in that the first working element is a continuous cylinder, on the surface of which is made, at least two longitudinal grooves, and the second working element is a hollow cylinder with symmetrical longitudinal slots forming jumpers in an amount equal to the number of grooves of the first about the working element, while the second working element is located on a fixed shaft, in which a longitudinal cut is made, congruent to the generatrix of the first working element and providing constant coupling of the first working element and the fixed shaft, and the grooves of the first working element have a shape that allows receiving, compression and gas transfer during their interaction with the jumpers of the second working element.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована при изготовлении компрессорного оборудования, предназначенного для сжатия и подачи газов под давлением, в частности в пневматических производственных и транспортных системах.The utility model relates to the field of mechanical engineering and can be used in the manufacture of compressor equipment designed to compress and supply gases under pressure, in particular in pneumatic production and transport systems.

Из уровня техники хорошо известны аналогичные технические решения.Similar technical solutions are well known in the art.

Так, из уровня техники известен ротационный компрессор (RU 2369776, F04С 18/356, 10.10.2009 г.). Компрессор содержит корпус с торцовыми крышками, всасывающим и нагнетательным окнами, в последнем из которых установлен одноименный клапан, эксцентрично размещенный в корпусе ротор и взаимодействующую с ним разделительную пластину, расположенную в подключенной к источнику охлаждающей и смазывающей жидкости полости корпуса с образованием поршневой пары. Компрессор снабжен кожухом, охватывающим корпус и соединенным с упомянутой полостью через распределительное устройство, выполненное в виде отверстий с установленными в них втулками, имеющими конусообразные усеченные внутренние выступы с меньшим и большим диаметрами. Последние обращены в сторону источника охлаждающей и смазывающей жидкости. Разделительная пластина выполнена с переменным поперечным сечением. Меньшее сечение обращено в сторону ротора, а большее - в сторону полости корпуса. Площадь пластины, обращенная в сторону полости корпуса, определяется из математической зависимости.Thus, a rotary compressor is known from the prior art (RU 2369776, F04C 18/356, 10/10/2009). The compressor contains a housing with end caps, suction and discharge windows, the last of which has a valve of the same name, a rotor eccentrically placed in the housing and a separating plate interacting with it, located in the housing cavity connected to the source of cooling and lubricating fluid with the formation of a piston pair. The compressor is equipped with a casing covering the housing and connected to the cavity through a switchgear made in the form of holes with bushings installed in them having conical truncated inner protrusions with smaller and larger diameters. The latter are turned towards the source of cooling and lubricating fluid. The dividing plate is made with a variable cross section. A smaller cross section is directed towards the rotor, and a larger section is towards the cavity of the housing. The plate area facing the body cavity is determined from the mathematical dependence.

Также из уровня техники известен ротационный насос-компрессор (RU 2253755, F04С 18/344, 10.06.2005 г.). Насос-компрессор содержит соосный со статором ротор в форме двух опирающихся на две опоры дисков, скрепленных нагнетаемым крылом в виде большей части кольца, ось тела вращения которого смещена относительно оси вращения ротора на эксцентриситет. Внутрь крыла по оси вращения ротора установлен круглый цилиндрический статор. Образующая линия его цилиндрической части в месте сближения проходит от образующей линии внутренней поверхности нагнетаемого крыла на минимальном расстоянии. В теле статора выполнены прорези, в которые установлены две скрепленные подпружиненными штангами пластинчатые перегородки. Перегородки упираются во внутренние поверхности крыла и в поддерживающие полосы. На один конец оси вращения ротора установлен приводной вал. Второй конец ротора установлен на патрубок выхода. За патрубок насос-компрессор крепится на опоре. При вращении ротора крыло вращается вокруг цилиндрической части статора и нагнетаемой плоскостью охватывает среду. Затем нагнетаемая плоскость крыла входит в контакт с перегородкой, погружает ее в прорезь, сжимает среду и нагнетает сжатую среду под клапаны.Also known from the prior art is a rotary pump-compressor (RU 2253755, F04C 18/344, 10.06.2005). The compressor pump contains a rotor coaxial with the stator in the form of two disks supported by two supports, fastened by an injection wing in the form of a larger part of the ring, the axis of the rotation body of which is offset by the eccentricity relative to the axis of rotation of the rotor. A circular cylindrical stator is installed inside the wing along the axis of rotation of the rotor. The generatrix line of its cylindrical part at the point of convergence extends from the generatrix line of the inner surface of the injection wing at a minimum distance. Slots are made in the stator body, in which two plate partitions are fastened together by spring-loaded rods. The partitions abut against the inner surfaces of the wing and in the supporting strips. A drive shaft is mounted at one end of the axis of rotation of the rotor. The second end of the rotor is mounted on the outlet pipe. For the nozzle, the pump-compressor is mounted on a support. When the rotor rotates, the wing rotates around the cylindrical part of the stator and covers the medium by the injection plane. Then, the injection plane of the wing comes into contact with the partition, immerses it in the slot, compresses the medium and pumps the compressed medium under the valves.

Из уровня техники известны и зарубежные аналоги заявленной полезной модели, в частности, компрессоры и компрессорное оборудование, описание которого раскрыто в патентных публикациях: GB 2111597 А, 06.07.1983, JP 11148477 А, 02.06.1999, GB 925490 A, 08.05.1963. JP 2004144067 A, 20.05.1994, US 6354823 B1, 12.03.2002.The foreign analogues of the claimed utility model are known from the prior art, in particular, compressors and compressor equipment, the description of which is disclosed in patent publications: GB 2111597 A, 07/06/1983, JP 11148477 A, 06/02/1999, GB 925490 A, 05/08/1963. JP 2004144067 A, 05.20.1994, US 6354823 B1, 03/12/2002.

Из уровня техники также известен винтовой роторный компрессор, содержащий корпус, в котором выполнены входное и выходное отверстия, и два рабочих элемента (ротора), расположенных в корпусе, выполненных с возможностью синхронного вращения, обеспечивающего периодическое сжатие газа (В.Хлумский, «Ротационные компрессоры и вакуум-насосы», М., «Машиностроение», 1971 г., стр.6-9). Данный компрессор принят в качестве ближайшего аналога заявленного компрессора (аналог).The prior art also known rotary screw compressor containing a housing in which the inlet and outlet are made, and two working elements (rotors) located in the housing, made with the possibility of synchronous rotation, providing periodic gas compression (V. Khlumsky, “Rotary compressors and vacuum pumps ”, M.,“ Mechanical Engineering ”, 1971, pp. 6-9). This compressor is adopted as the closest analogue of the claimed compressor (analog).

Недостатком, присущим перечисленным выше компрессорам, является излишняя трудоемкость их изготовления, обусловленная необходимостью использования высокоточного и достаточно дорогого оборудования.The disadvantage inherent in the above compressors is the excessive complexity of their manufacture, due to the need to use high-precision and quite expensive equipment.

Задачей настоящей полезной модели является устранение указанных выше недостатков посредством создания и использования принципиально новой конструкции компрессора, изготовленного по новой технологии.The objective of this utility model is to eliminate the above disadvantages by creating and using a fundamentally new compressor design made using new technology.

Техническим результатом полезной модели является повышение технологичности компрессора, заключающееся, в частности, в упрощении технологии его изготовления, а также сокращении расходов на его изготовление и последующую эксплуатацию.The technical result of the utility model is to increase the manufacturability of the compressor, which consists, in particular, in simplifying the technology of its manufacture, as well as reducing costs for its manufacture and subsequent operation.

Указанная задача решается посредством создания компрессора, содержащего корпус, в котором выполнены входное и выходное отверстия, и два рабочих элемента, расположенных в корпусе, выполненных с возможностью синхронного вращения, обеспечивающего периодическое сжатие газа, в котором первый рабочий элемент представляет собой сплошной цилиндр, на поверхности которого выполнено, по меньшей мере, два продольных паза, а второй рабочий элемент представляет собой полый цилиндр с симметричными продольными прорезями, образующими перемычки в количестве, равном количеству пазов первого рабочего элемента, при этом второй рабочий элемент расположен на неподвижном валу, в котором выполнен продольный вырез, конгруэнтный образующей первого рабочего элемента и обеспечивающий постоянное сопряжение первого рабочего элемента и неподвижного вала, а пазы первого рабочего элемента имеют форму, позволяющую обеспечить прием, сжатие и перенос газа при их взаимодействии с перемычками второго рабочего элемента.This problem is solved by creating a compressor containing a casing in which the inlet and outlet are made, and two working elements located in the casing, made with the possibility of synchronous rotation, providing periodic gas compression, in which the first working element is a continuous cylinder, on the surface which is made of at least two longitudinal grooves, and the second working element is a hollow cylinder with symmetrical longitudinal slots forming jumpers in a equal to the number of grooves of the first working element, while the second working element is located on a fixed shaft, in which a longitudinal cut is made, congruent to the generatrix of the first working element and providing constant coupling of the first working element and the fixed shaft, and the grooves of the first working element have a shape that allows to ensure the reception, compression and transfer of gas during their interaction with the jumpers of the second working element.

Ниже приводятся графические материалы, никоим образом не ограничивающие все возможные варианты осуществления полезной модели.Below are graphic materials that in no way limit all possible options for implementing the utility model.

На фиг.1 - поперечный разрез рабочих элементов компрессора,Figure 1 - cross section of the working elements of the compressor,

На фиг.2 - общий вид компрессора в разрезе,Figure 2 is a General view of the compressor in section,

На фиг.3 - общий вид первого рабочего элемента компрессора,Figure 3 is a General view of the first working element of the compressor,

На фиг.4 - общий вид второго рабочего элемента компрессора.Figure 4 is a General view of the second working element of the compressor.

Компрессор содержит корпус 1 с внутренней расточкой в форме двух цилиндрических колодцев. В одном из колодцев расположен первый рабочий элемент 2, представляющий собой сплошной цилиндр, на поверхности которого выполнено три продольных паза 3. В другом колодце расположен второй рабочий элемент 5, представляющий собой полый цилиндр с симметричными продольными прорезями, образующими перемычки 6 в количестве, равном количеству пазов первого рабочего элемента. Второй рабочий элемент 5 расположен с возможностью вращения на неподвижном валу 4, в котором выполнен продольный вырез, конгруэнтный поверхности первого рабочего элемента 2. Пазы 3 первого рабочего элемента имеют форму, позволяющую обеспечить прием, сжатие и перенос газа при их взаимодействии с перемычками 6 второго рабочего элемента.The compressor comprises a housing 1 with an internal bore in the form of two cylindrical wells. In one of the wells there is a first working element 2, which is a continuous cylinder, on the surface of which three longitudinal grooves are made 3. In another well, a second working element 5, which is a hollow cylinder with symmetrical longitudinal slots, forming jumpers 6 in an amount equal to grooves of the first work item. The second working element 5 is rotatably mounted on a fixed shaft 4, in which a longitudinal cut is made congruent to the surface of the first working element 2. The grooves 3 of the first working element have a shape that allows receiving, compressing and transferring gas during their interaction with the jumpers 6 of the second working item.

Корпус содержит торцевые плиты 7, которые обеспечивают размещение и возможность вращения первого рабочего элемента 2, размещение силового привода, пары зубчатых колес 9 и 10, синхронизирующих вращение рабочих элементов 2 и 5 и крепление концов 11 и 12 неподвижного вала 4 в крышках 13 и 14. На торцах второго рабочего элемента 5 закреплены крышки 8 с подшипниками для обеспечения возможности его вращения.The housing contains end plates 7, which provide the placement and possibility of rotation of the first working element 2, the placement of the power drive, a pair of gears 9 and 10, synchronizing the rotation of the working elements 2 and 5 and the fastening of the ends 11 and 12 of the fixed shaft 4 in the covers 13 and 14. At the ends of the second working element 5, caps 8 with bearings are fixed to enable its rotation.

Ниже приводится один из примеров осуществления полезной модели, никоим образом не ограничивающий все возможные варианты ее воплощения.Below is one example of the implementation of the utility model, in no way limiting all possible options for its implementation.

В пространство между двумя перемычками 6 второго рабочего элемента 5 (одна из которых находится во взаимодействии с пазом 3 первого рабочего элемента 2) в зоне всасывания «А» через входное отверстие поступает газ, например, воздух. При повороте второго рабочего элемента 5 это пространство увеличивается до тех пор, пока следующая (по ходу вращения) перемычка 6 не минует входное отверстие. После разобщения заполняемого газом пространства и входного отверстия порция газа «С» без изменения давления (без учета перетечек) будет перенесена в зону сжатия «Б». В зоне «Б» одновременно происходит процесс внутреннего сжатия за счет уменьшения объема зоны сжатия «Б» и процесс внешнего сжатия за счет энергии, накопленной газом в ресивере и магистрали нагнетания, сообщенной с выходным отверстием.In the space between two jumpers 6 of the second working element 5 (one of which is in cooperation with the groove 3 of the first working element 2) in the suction zone "A" through the inlet gas, for example, air. When you turn the second working element 5, this space increases until the next (in the direction of rotation) jumper 6 does not pass the inlet. After separation of the space filled with gas and the inlet, a portion of gas "C" without pressure change (excluding leakages) will be transferred to the compression zone "B". In the zone "B", the process of internal compression simultaneously occurs due to the reduction of the volume of the compression zone "B" and the process of external compression due to the energy accumulated by the gas in the receiver and the discharge line communicated with the outlet.

В магистраль нагнетания поступает не вся перенесенная из зоны сжатия «Б» порция газа. Часть газа перетекает в зону всасывания в связи с наличием «мертвого пространства», равного разности объемов паза 3 и перемычки 6. Указанные потери газа частично компенсируются тем, что из зоны всасывания «А» в зону сжатия «Б» первый рабочий элемент 2 переносит порции газа, заполняющего пазы 3.Not all of the portion of gas transferred from compression zone “B” enters the discharge line. Part of the gas flows into the suction zone due to the presence of “dead space” equal to the difference between the volumes of the groove 3 and the jumper 6. These gas losses are partially compensated by the fact that the first working element 2 transfers portions from the suction zone “A” to the compression zone “B” gas filling grooves 3.

За один оборот полого цилиндра 5 процесс всасывания, переноса, сжатия и нагнетания повторяется столько раз, сколько перемычек 6 имеет полый цилиндр 5.For one revolution of the hollow cylinder 5, the process of absorption, transfer, compression and injection is repeated as many times as the jumpers 6 have a hollow cylinder 5.

Постоянное разделение зоны всасывания «А» и зоны сжатия «Б» обеспечивается тем, что в неподвижном валу 4 выполнен продольный вырез «аб», в который с минимальным зазором входит первый рабочий элемент 2. Созданная таким образом перегородка между зонами «А» и «Б» сохраняется и в момент прохождения перемычки 6 через паз 3, т.к. ширина паза по дуге «cd» меньше, чем участок дуги «аб».The constant separation of the suction zone "A" and the compression zone "B" is ensured by the fact that in the fixed shaft 4 there is a longitudinal cut-out "ab", into which the first working element 2 is included with a minimum clearance. The partition thus created between zones "A" and " B "is maintained at the moment of passage of the jumper 6 through the groove 3, because the width of the groove along the arc "cd" is less than the section of the arc "ab".

Для предотвращения утечек сжимаемого газа через конструктивные зазоры корпуса используются общеизвестные бесконтактные уплотнения (щелевые, лабиринтные, сотовые и их комбинации).To prevent leakage of compressible gas through the structural clearances of the housing, well-known non-contact seals are used (gap, labyrinth, honeycomb, and combinations thereof).

Заявленный компрессор обладает следующими преимуществами.The claimed compressor has the following advantages.

1) При работе компрессора не происходит соприкосновение движущихся элементов с неподвижными элементами, т.о. максимально снижены механические потери, связанные с трением, что увеличивает долговечность его использования.1) When the compressor is operating, there is no contact of moving elements with fixed elements, i.e. The mechanical losses associated with friction are minimized, which increases the durability of its use.

2) Использование в компрессоре рабочих элементов простой конфигурации упрощает и удешевляет его изготовление, т.к. в этом случае не требуется высокая точность обработки, специальное оборудование, технологии и материалы.2) The use of a simple configuration of working elements in the compressor simplifies and reduces the cost of its manufacture, because in this case, high precision processing, special equipment, technologies and materials are not required.

3) Конструктивное выполнение одного из рабочих элементов в виде полого цилиндра с симметричными продольными прорезями, образующими перемычки, обеспечивает универсальность привода (в том числе, возможность использования дизельных двигателей в случае мобильной эксплуатации), а также нагнетание газа с малыми пульсациями при отсутствии вибраций и низком уровне шума.3) The design of one of the working elements in the form of a hollow cylinder with symmetrical longitudinal slots forming jumpers provides the versatility of the drive (including the possibility of using diesel engines in the case of mobile operation), as well as gas injection with small ripples in the absence of vibration and low noise level.

Компрессор может быть использован во всех областях хозяйственной деятельности, где используются компрессоры малой и средней производительности.The compressor can be used in all areas of economic activity where compressors of small and medium capacity are used.

Claims

A compressor comprising a housing in which inlet and outlet openings are made, and two working elements located in the housing, configured for synchronous rotation providing periodic gas compression, characterized in that the first working element is a continuous cylinder, on the surface of which is made, at least two longitudinal grooves, and the second working element is a hollow cylinder with symmetrical longitudinal slots forming jumpers in an amount equal to the number of grooves of the first about the working element, while the second working element is located on a fixed shaft, in which a longitudinal cut is made, congruent to the generatrix of the first working element and providing constant coupling of the first working element and the fixed shaft, and the grooves of the first working element have a shape that allows receiving, compression and gas transfer during their interaction with the jumpers of the second working element.